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Guilherme Sidou Ganha
GRAVIMETRIA APLICADA A UM PORÇÃO DA BACIA AUSTRAL
Sistema de falhas Magallanes-F agnano
Aprovada em: 31.Julho.2007 Por:
Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao Programa de Pós-graduação erri Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro -UFRJ, como requisito necessano à obtenção do grau de Especialista em Geofísica do Petróleo.
Orientadores: Álvaro Lúcio de Oliveira Gomes Leonardo Fonseca Borghi de Almeida Paula Lúcia Ferrucio da Rocha
Álvaro Lúcio de Oliveira Gomes
Leonardo Fonseca Borghi de Almeida
Paula Lúcia Ferrucio da Rocha
UFRJ Rio de Janeiro
2007
À memória de meu pai, Rildo Peixoto Canha. À minha filha Maria Luíza. À minha esposa Roberta. À minha mãe Ana Teresa.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha família, em especial a minha esposa Roberta e a minha filha Maria
Luíza pelo apoio, e pela paciência durante estes últimos 9 meses.
Agradeço à Petróleo Brasileiro S.A, a todos os professores da UFRJ e aos colegas que
colaboraram efetivamente para a elaboração desta monografia.
"Luz, mais Luz .......................... está no ponto." Ri/do Peixoto Ganha
Vlll
Resumo
CANHA, Guilherme Sidou. Gravimetria aplicada a uma porção da bacia Austral: Sistema de falhas Magallanes Fagnano. 2007. 93p. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Geofísica do Petróleo) - Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
O texto foi baseado em uma pesquisa bibliográfica nos diversos temas envolvidos, e busca sintetizar a estratigrafia, geologia histórica, geologia estrutural e os sistemas petrolíferos da bacia Austral, como também, busca enfatizar o método prospectivo gravimétrico e sua aplicação bacia. No estudo de caso, os dados gravimétricos em conjunto com os dados geológicos e magnetométricos foram integrados, procurando delinear através de um modelo numérico as principais características estruturais e o cenário tectônico da porção sul da bacia Austral, chamada de Ilha da Terra do Fogo mais precisamente no sistema de falha Magallanes-Fagnano.
Palavras-chave: bacia Austral; gravimetria; falha Magallanes-Fagnano.
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Abstract
CANHA, Guilherme Sidou. Applied gravimetry in an area of Austral basin: Magallanes-Fagnano fault system. 2007. 93p. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Geofísica do Petróleo) - Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
The bibliographical research was based in several themes involving stratigraphy, historical geology, structural geology and the petroleum systems of the Austral basin emphasizing the gravimetric method applied on the basin. The case study analyses the integration of the gravity, geologic and magnetic data integrated and try to delineate through a numeric model the main structural settings and the tectonic "scenario" of the south portion of the Austral basin called "Ilha da Terra do Fogo" more precisely in the Magallanes-Fagnano fault system.
Key-Words: Austral basin; gravimetry; Magallanes-Fagnano fault.
X
Lista de Figuras
Figura 1 - Mapa geológico simplificado, parte sul da América do Sul. ....................... 2 Figura 2 - Mapa de localização da bacia Austral, observar isolinhas de espessura de
cobertura sedimentar e as principais delimitações da bacia ................................ 6 Figura 3 - Carta cronoestratigráfico da bacia Austral ................................................. 8 Figura 4 - Distribuição dos afloramentos da Série Tobífera (rosa) e equivalentes ..... 9 Figura 5 - Coluna estratigráfica da Formação Springhi/1 contando com informações
geofísicas de sondagem (sônico em laranja, raios gama em verde e análise de litofácies) .. .......................................................................................................... 1 o
Figura 6 - Bacia Austral, contexto geotectônico, localizaçtio e geometria geral. As quatro zonas morto-estruturais são representadas por zona de plataforma (Plataforma de Springhi/1), zona de flexura ou talude (Talud), zona de bacia profunda (cuenca) e zona dobrada (Faja Plegada) ............................................ 16
Figura 7 - Mapa geológico e estrutural da porção sul dos Andes e bacia Austral. O embasamento consiste em rochas metasedimentares do paleozóico, intrusões, ofiolitos e rochas volcanoclásticas do Jurássico. As estruturas são empurrrões, falhamentos transcorrentes (representadas por meia setas brancas indicando o movimento) e falhas normais (no símbolo ....1L os traços duplos representam o bloco baixo) ........................................................................................................ 17
Figura 8 - Fase rifte da bacia Austral e abertura do Mar de Wede/1 ......................... 19 Figura 9 - Evolução tectônica da bacia Austral ......................................................... 21 Figura 1 O - Principais características do sistema petrolífero lnoceramus Inferior
(Springhi/1 e Maga/fanes Inferior) da bacia Austral e distribuição atual da janela de geração de hidrocarbonetos . ........................................................................ 28
Figura 11 - Reservatório em fraturas cataclásticas em rochas rioliticas ................... 30 Figura 12 - Curva de deriva do gravimetro calculada a partir de leituras sucessivas
numa posição fixa . ............................................................................................. 41 Figura 13 - (a) Variação da velocidade angular com a latitude. (b) Representação
exagerada da forma da Terra ........................................................................... .42 Figura 14 - (a) Correção de ar livre de uma observação situada a uma altura h
acima do datum. (b) Correçtio de Bouguer. (c) Correção de Terreno ............... .45 Figura 15 - Variaçtio da gravidade devida às atrações do Sol e da Lua em Belém,
Pará, Brasil (coordenadas: 1º 30' sul - 48 º 30' oeste; altitude= 14 m) . ............. 46 Figura 16 - Ilustração do modelo de compensaçtio isostática teoria de Airy e teoria
de Pratt . ............................................................................................................. 48 Figura 17 - Efeito da gravidade em um seção geológica falhada e em uma seção
geológica com embasamento com diferentes densidades ................................. 53 Figura 18 - Efeito de gravidade causado por corpos de geometria simples e
densidade constante . ......................................................................................... 54 Figura 19 - Efeito da gravida sobre um esfera em diferentes profundidades . .......... 55 Figura 20 - Efeito da gravida sobre um bloco semi-infinito em diferentes
profundidades . ................................................................................................... 55 Figura 21 -Localização da área do estudo de caso. No diagrama(/), mapa
tectonico; em (li) mapa geológico simplificado da Ilha da Terra do Fogo .......... 58 Figura 22 - Mapa geológico simplificado da porção leste da Ilha da Terra do Fogo,
Tassone et ai. (2005) . ..................... '. .................................................................. 61 Figura 23 - Mapa geológico da porção leste do Lago Fagnano. Tassone et ai.
(2005) ................................................................................................................. 62
Xl
Figura 24 - (A) - Mapa da área estudada, mostrando a distribuição dos pontos geofísicos; (B) - Mapa topográfico; (C) - Mapa de anomalia bouguer completa; (D)- Mapa magnético campo total .................................................................... 68
Figura 25 - Perfis N-S e NW-SE localizados na figura 24-A, anomalia Bouguer, anomalia magnética e perfil topográfico ............................................................. 68
Figura 26 - Modelo numérico 20 criado com o dado proveniente da anomalia Bouguer completa .............................................................................................. 69
Figura 27 - Seção geológica interpretada baseada no modelo numérico gravimétrico combinado dados estruturais e geológicos de campo .................. 71 ·
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Características geoquimicas das principais rochas geradoras da bacia Austral . .................................................................................................... 26
Tabela 2 - Valores medidos de suscetibilidade magnética para cada unidade geológica ............................................................................................................ 65
Xll
SUMÁRIO
Agradecimentos .................................................................................................................................... vi
Resumo ............................................................................................................................................... viii
Abstract ................................................................................................................................................... ix
Lista de Figuras ...................................................................................................................................... x
Lista de Tabelas ..................................................................................................................................... xi
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 1
2 OBJETIVO ....................................................................................................................................... 3
3 MÉTODO ......................................................................................................................................... 3
4 CONTEXTO GEOLÓGICO DA BACIA ........................................................................................... 4
4.1 Introdução ................................................................................................... 5 4.2 Estratigrafia ................................................................................................. 6 4.3 Geologia Estrutural ................................................................................... 14 4.4 Geologia Histórica .................................................................................... 18
4.4.1 PRIMEIRA ETAPA RIFTE ............................................................................................... 18 4.4.2 SEGUNDA ETAPA: SUBSIDÊNCIA TÉRMICA. .............................................................. 20 4.4.3 TERCEIRA ETAPA: DESENVOLVIMENTO DA BACIA "FORELAND" ............................ 20
4.5 Geologia do Petróleo ................................................................................ 22 4.5.1 ROCHA GERADORA E GERAÇÃO ................................................................................. 24 4.5.2 MIGRAÇÃO ..................................................................................................................... .26 4.5.3 TRAPEAMENTO .............................................................................................................. 28 4.5.4 RESERVATÓRIOS ........................................................................................................... 29
5 GRAVIMETRIA .............................................................................................................................. 32
5.1 Introdução ...................................................................................................... 32 5.2 Teoria básica .................................................................................................. 33 5.3 Medidas de gravidade ................................................................................... 36
5.3.1 GRAVIMETROS ................................................................................................................... 37 5.3.1.1 Gravimetros absolutos .................................................................................................. 37 5. 3.1.2 Gravimetros relativos ..................................................................................................... 38
5.3.2 PROCEDIMENTOS PARA A TOMADA DE MEDIDAS DE GRAVIDADE UTILIZANDO GRAVI METROS ............................................................................................................................ 39
5.4 Correções ou reduções dos valores de gravidade ..................................... 40 5.4.1 CORREÇÃO DE DERIVA (DRIFT) INSTRUMENTAL ...................................................... .41 5.4.2 CORREÇÃO DE LATITUDE ................................................................................................ .41 5.4.3 CORREÇÕES DE TERRENO ............................................................................................. .42
5.4.3.1 Correção de ar livre (Free-Air ou de Faye) (Ca,) ............................................................ 43
Xlll
5.4.3.2 Correção Bouguer ( Cb ) ................................................................................................. .43 5.4.3.3 Correção de curvatura (Cc) ........................................................................................... .44 5.4.3.4 Correção de terreno (C1) ............................................................................................... .44
5.4.4 CORREÇÃO DE MARÉ ....................................................................................................... .46 5.4.5 CORREÇÃO DE EÓTVÓS ( C Eot) .................................................................................... 46
5.4.6 CORREÇÃO ISOSTÁTICA (C;5) .......................................................................................... .47
5.5 Anomalias gravimétricas .............................................................................. 48 5.5.1 ANOMALIA DE AR LIVRE ................................................................................................... .48 5.5.2 ANOMALIA BOUGUER SIMPLES ....................................................................................... .49 5.5.3 ANOMALIA BOUGUER COMPLETA .................................................................................. .49 5.5.4 ANOMALIA ISOSTÁTICA .................................................................................................... .49
5.6 Interpretação de anomalias gravimétricas .................................................. 50 5.6.1 CONTROLES DA INTERPRETAÇÃO .................................................................................. 50
5.6.1.1 Ambiguidade na interpretação ....................................................................................... 50 5.6.1.2 Anomalia gravimétrica e efeito da gravidade ................................................................ 51 5.6.1.3 Contraste de densidade ................................................................................................ 52 5.6.1.4 Estrutura x Contraste de densidade do embasamento ................................................. 52 5.6.1.5 Estimativa de profundidade ........................................................................................... 53 5.6.1.6 Localização de um contato vertical ............................................................................... 56 5.6.1.7 Separação de anom alias regionais e residuais ............................................................. 56
6 ESTUDO DE CASO ........................................................................................................................... 57
6.1 Introdução ...................................................................................................... 57 6.2 Geologia ......................................................................................................... 58 6.3 Geofísica ........................................................................................................ 60
6.3.1 MEDIDAS GEOFÍSICAS ....................................................................................................... 63 6.3.1.1 Gravimetria .................................................................................................................... 63 6.3.1.2 Magnetometria e suscetibilidade magnética ................................................................. 64
6.3.2 RESULTADOS E INTERPRETAÇÃO GEOFÍSICA .............................................................. 65 6.3.2.1 Perfis geofísicos e mapas ............................................................................................. 65 6.3.2.2 Modelo de gravidade bidimensional e seção geológica interpretada ........................... 68
7 CONCLUSÃO ..................................................................................................................................... 72
8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................................................. 75
1
1 INTRODUÇÃO
A bacia Austral, também conhecida como bacia de Magalhães cobre uma área
de 230.000 km2, alcançando aproximadamente 700 km em comprimento e 370 km
em largura nas suas extensões máximas (Biddle et ai., 1986).
O descobrimento de hidrocarbonetos na bacia Austral ocorre como resultado
de uma intensa e variada atividade de investigação e exploração dos recursos
naturais que ocorrem desde o final do século XIX, tanto no Chile como na Argentina,
paises em que a bacia Austral está localizada. A bacia Austral nos últimos anos tem
sido a maior supridora de óleq e gás do Chile e da Argentina, observar a distribuição
de campos de óleo e gás na Figura 1.
O texto a seguir além de sintetizar a estratigrafia, geologia histórica, geologia
estrutural e os sistemas petrolíferos da bacia Austral, busca também, enfatizar o
método prospectivo gravimétrico e sua aplicação à bacia objeto deste texto.
O método gravimétrico possui o objetivo principal de detectar as mudanças de
densidades laterais existentes entre os corpos de rocha e estruturas, é utilizado para
o estudo de pequenas e grandes áreas, em escala de detalhe a escala regional de
mapeamento. Pode ser executado em terra, oceano ou ar.
No estudo de caso, poderá ser observado um levantamento gravimétrico em
escala semi-regional. Os dados gravimétricos em conjunto com os dados geológicos
e magnetométricos foram integrados, e os autores procuraram dellinear através de
um modelo numérico, as principais características estruturais e o cenário tectônico
da porção Argentina da Ilha da Terra do Fogo mais precisamente no sistema de
falha Magallanes-Fagnano (MFS).
2
606 North Malvin s Basin
Campos de óleo e gás
.... n ---S'-""litucnt:1ry Rocks lgl1cous and Nkta1.11orphí1. Roéks
D Q Qmtcmmy CJ e: (".ubonifét\')l.l!, E ] ' Q,· Qmwnruy \'Olc:mics
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Figura 1 - Localização e simplificação das províncias geológicas da parte sul da América do Sul, enfatizando a bacia de Magallanes (Austral). Adaptado de Shenck et ai. (1997).
3
2 OBJETIVO
O objetivo desta monografia é sintetizar de forma clara, aspectos geológicos e
prospectivos para hidrocarbonetos da bacia Austral, mostrar os conceitos adquiridos
no estudo do método gravimétrico e por fim em uma porção da área mostrar a
aplicação da gravimetria e, os resultados fornecidos pelo método nesta porção da
bacia.
3 MÉTODO
4
O trabalho foi dividido em duas etapas: a primeira etapa foi realizado uma
pesquisa bibliográfica em grupo, para que depois se fizesse a montagem do texto
geológico referente a bacia Austral; na segunda etapa, cada componente do grupo
ficou responsável por um método geofísico, previamente determinado, para que
então complementasse a monografia com um texto individual.
O grupo responsável pela bacia Austral foi composto pelos seguintes
geofísicos: Guilherme Sidou Canha, Diego Garcia, Analena Mileó, Max Velásquez e
Tiago Nunez. Ficando inicialmente cada componente do grupo responsável por uma
parte da geologia, para que ao final fosse integrada em apenas um corpo de texto
por um dos componentes do grupo.
Na etapa individual foi realizada duas pesquisa bibliográfica direcionadas: a
primeira sobre o método gravimétrico para que assim houvesse a sumarização do
método na monografia; a segunda pesquisa, sobre o método gravimétrico aplicado a
bacia Austral para que se fizesse o estudo de caso.
O estudo de caso ficou restrito apenas a um artigo, pois o tema gravimetria em
conjunto com bacia Austral se mostrou bastante raro nas pesquisas realizadas nas
diferentes fontes disponíveis.
4 CONTEXTO GEOLÓGICO DA BACIA
5
4.1 Introdução
A bacia Austral, também conhecida como bacia de Magalhães, estende-se
junto ao limite convergente da placa Sul-americana e a porção oceânica da placa
Antártica no extremo sul da América do Sul. A bacia é localizada ao sul da junção
tripla onde as placas Nazca, Sul-americana e Antártica se encontram. Sua
orientação geral é NNW-SSE, e cobre uma área de 230.000 km2, alcançando
aproximadamente 700 km em comprimento e 370 km em largura nas suas
extensões máximas (Biddle et ai., 1986).
O desenho da bacia é triangular, sua parte axial contém até 8000 m de
sedimentos depositados, que ficam menos espessos para leste, com espessura
entre 1000 m e 2000 m na área de plataforma (Figura 2). Para norte e leste seu
limite é definido pelo arco de Dúngenes-Rio Chico, que representa uma elevada
porção do embasamento paleozóico. Seu limite sul corresponde a uma zona
complexa de encurtamento e dobramento gerada ao longo das bordas das placas
Sul-americana e Escócia (Biddle et ai., 1986). Para oeste, está limitada pela
presença do Batólito Patagônico e das rochas deformadas na zona compressiva,
com dobras e falhamentos de empurrão. Para sudeste, por fim, é conectada à bacia
de Malvinas.
O descobrimento de hidrocarbonetos na bacia Austral ocorre como resultado
de uma intensa e variada atividade de investigação e exploração dos recursos
naturais que ocorrem desde o final do século XIX, e princípio do século XX, tanto no
Chile como na Argentina, países em que a bacia Austral está localizada (Peroni,
2002). Nos últimos anos, a bacia Austral tem sido a maior supridora de óleo e gás
6
do Chile e da Argentina (Gonzalez, 1998), na Figura 1 os pontos azuis representam
os campos de óleo e gás existentes na região.
Na bacia Austral, são documentadas sucessões de folhelhos betuminosos
continentais e marinhos. A Formação Springhill, entre outras, possui intervalos de
folhelhos pretos com propriedades para a formação de óleo de alta qualidade. O
material orgânico está na janela de óleo rendendo grandes quantias de
hidrocarboneto. As principais rochas reservatórios são localizadas dentro das
seguintes formações: Formações Tobífera, Formação Springhill e Formação
Magallanes.
7S-W E ST\JDY AREA - 1 0 0 0 - ISOPACH
Sono
6S-W
50"5 ATLANTIC
O C E A N
MALVINAS BASIN
1001(,n
65"W
Figura 2 - Mapa de localização da bacia Austral, observar iso/inhas de espessura de cobertura sedimentar e as principais delimitações da bacia. Quattrocchio, 2006.
4.2 Estratigrafia
A bacia Austral inclui rochas que variam em idade do Jurássico até o
Quaternário.
7
No diagrama cronoestratigráfico, representado na Figura 3, é possível observar
a síntese - realizada pela Pecom Energia (2002) - de uma série de informações
regionais e de poços em diferentes regiões da bacia Austral. As formações Tobífera
e Springhill são representadas ao longo de toda a bacia. Depositadas acima destas,
encontram-se fom,ações equivalentes com diferentes nomes.
A base da bacia é composta por um complexo acrecionário - desenvolvido
durante a zona de subducção da margem Pacífica do Gondwana (Hervé et ai.,
1981) - e é coberta por vulcânicas ácidas e vulcanoclásticas do meio ao final do
Jurássico, que são agrupadas na Formação Tobífera e equivalentes (Thomas,
1949).
A Fom,ação Tobífera compreende um conjunto de rochas vulcânicas ácidas,
ignimbritos, brechas e tufos, de composição riolítica a quartzo latito. Em alguns
casos preenchem semi-grabens chegando à espessura de 2000 m (Bravo &
Herrera, 1997). Estende-se desde o maciço Norte-Patagônico até a Terra do Fogo e
desde o oeste da cordilheira Patagônica até a platafom,a continental a leste
(observar Figura 4).
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CHRONOSTRATIGRAPHIC DIAGRAM Austral - Magallanes Basin
Polomllfe3
Figura 3 - Diagrama cronoestratigráfíco da bacia Austral (Peroni et ai., 2002).
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8
Hechem & Homovc (1988), reconhecem três associações de fácies
relacionadas à Formação Tobífera: (1) proximal, depósitos piroclásticos grossos
sobre ou nas cercanias dos vulcões; (2) média-distal, piroclástitas primárias e
secundárias, e rochas de mistura distribuídas em áreas baixas entre os centros
efusivos e (3) leque, depósitos de leque aluvial em pequenas bacias associadas aos
altos vulcânicos.
9
Devido ao processo de fraturação da etapa rifle, à complexidade estrutural dos
grábens e ao preenchimento em diferentes ciclos vulcânicos, não é possível integrar
e determinar as variações laterais da Formação Tobífera.
Figura 4 - Distribuição dos afloramentos da Série Tobífera (rosa) e equivalentes (Bíddle et ai, 1986).
Sobre o ambiente de rifle desenvolveu-se posteriormente o preenchimento
elástico conhecido pelas seqüências cretácicas formadas por arenitos continentais,
parálicos e marinhos da Formação Springhill e pelos folhelhos conhecidos como
"Estratos com Favrella" (Thomas, 1949) (Figura 5).
Considerando sua importância econômica como produtora de hidrocarbonetos
e sua ampla distribuição geográfica, a Formação Springhill constitui a unidade
sedimentar que mais se destaca na bacia Austral (Pedrazzini et ai., 2002).
A Formação Springhill é descrita em território continental e em território
"offshore". Três unidades em território continental são descritas na região da
plataforma de Santa Cruz e parte da Terra do Fogo (Pedrazzini et ai., 2002), ao
passo que quatro unidades em território "offshore" são descritas na região da Ilha da
10
Terra do Fogo (Arbe et ai., 2002). As três unidades do território continental são
descritas como: Springhill Inferior, chamado também Basal ou Continental; Springhill
Médio ou Argiloso e Springhill Superior ou Marinho. Em território "offshore", as
quatro unidades são: Hidra; Argo; Paloma e Carina.
wo 120 100 ao •o ,o
G R
o . .
0 .mma y (OAPI ) "º
Offsho,.e shales
Quartzitic coarse sandstones of beach barrier
Siltstones and fine lmmature sandstones assoclated with marsh, intert.idal fla1 and channel-fill
Tuffs
Tobifera Series
Figura 5 - Coluna estratigráfica da Formação Springhi/1 contando com informações geofísicas de sondagem (sônico em laranja, raios gama em verde e análise de /itofácies). (Quattrocchio et ai., 2006).
A descrição realizada em território continental da unidade Springhill Inferior
possui rápidas mudanças laterais na granulometria, predomínio de seqüências
granodecrescentes, restos carbonosos de plantas e raízes nos níveis pelíticos. Isso
indica condições de sedimentação fluvial a estuarina, e de planície fluvial a costeira.
No topo da unidade Springhill Inferior, uma etapa de subsidência é responsável
pela sedimentação de pelitos com abundantes restos de plantas e que constitui a
unidade conhecida como Springhill Médio, de provável origem marinha marginal ou
de planície costeira ou pântano. Sua espessura é variável, geralmente entre 1 e 12
11
m, com continuidade suficiente para determinar o selo entre ambos os ciclos
sedimentares.
A unidade Springhill Superior apresenta predomínio de arenitos glauconíticos
com fragmentos de conchas. Em algumas posições da bacia, este ciclo se
apresenta em fácies de granulometria fina que atuam como selo da unidade
Springhill Inferior. Alguns altos topográficos onde se deram condições de
estabilidade na subsidência, além de luz e oxigênio suficientes, ocorreram
deposição de sedimentos carbonáticos.
Segundo Arbe et ai. (2002), a unidade Hidra de idade Berriasiano-Valanginiano
é descrita como uma megasseqüência de caráter regressivo e, por uma seção basal
da fase transgressiva, começa com um limite de seqüência fortemente erosional -
que corresponde a uma baixa relativa do nível base - , instalando-se, a seguir, um
sistema entrelaçado fluvial que preenche vales amplos incisos correspondentes à
última fase do trato de mar baixo. Com a subida do nível base e a instalação de um
sistema transgressivo, os sedimentos distribuem-se nos vales na forma de canais
sinuosos e em importantes depósitos de planície de inundação. Nessa situação, a
espessura dos reservatórios decresce da base ao topo até que os vales estejam
completamente inundados por um sistema lacustre/palustre dominado por argilitos,
situação de máxima inundação do final do trato transgressivo.
A unidade Argo (Valanginiano Tardio-Hauteriviano) é composta de arenitos e
argilitos desenvolvidos em diferentes tipos de depósitos, de estuarinos litorais a
marinhos rasos. A unidade Argo possui as fácies comuns na Formação Springhill,
que são interpretadas como um produto de intervenções climáticas que provocaram
o deslocamento e deposição de quantidades abundantes de areias em um ambiente
12
marinho raso. Estes corpos de arenitos formam lobos maciços e são compostos de
areias grossas interpretados como depósitos de trato de mar baixo.
Arbe et ai. (2002) descreveram a unidade Paloma de idade Hauteriviana como
uma sucessão de arenitos maciços desenvolvidos durante um período de nível de
mar baixo que precede depósitos de anti-praia, de baía e de estuário desenvolvidos
durante período de subida de mar. Sobre os níveis de condensação desenvolvem-
se pelitos de plataforma de trato de mar alto.
De idade Barremiana, a unidade Carina, assim como a unidade Paloma, é
composta por uma sucessão de lobos arenosos maciços de trato de mar baixo, ,,
seguida de depósitos transgressivos de nível de mar alto com canais e fácies
estuarinas (Arbe et ai., 2002).
Os folhelhos descritos por Thomas (1949) - Estratos com Favrella - foram
depositados concomitantemente ou logo acima da Formação Springhill. Eles
consistem em um folhelho fossilífero cinza a cinza-amarronzado, intercalado por
carbonatos com glaconitas na base. A espessura da unidade varia de 10 a 240m. A
fauna encontrada consiste em cefalópodes Streblitos, Favrella, Berrasela,
Belemnpsis e Crioceras e o Pelecypod lnoceramus. O foraminífero mais comum é o
Cristellaria, Polymorfina e o Ammobaculitos.
A Formação Pampa Rincon ou lnoceramus Inferior e equivalentes (folhelhos
com chert) de idade Barremiano-Aptiano (Natland et ai., 1974) foram depositados
sobre a Formação Springhill durante a fase de subsidência térmica (Biddle et ai.,
1986) formando uma cunha extensa e progradante de folhelhos e siltitos que
recobrem o arco de Dungenes e aumentam a espessura em direção sudoeste
(Sanchez, 1999).
13
Sobre a Formação Pampa Rincon, três unidades sedimentares podem ser
caracterizadas: "marls" da Formação Nueva Argentina ou Margas Verdes, de idade
de Aptiana; folhelhos da Formação Arroyo Alfa ou lnoceramus Medio, de idade
Cenomaniana a Coniaciana; e folhelhos da Formação Cabeza de León ou
lnoceramus Superior, de idade Coniaciana-Maastrichtiana (Harambour, 1998), que
foram depositados abaixo de condições marinhas aeróbicas e têm sua espessura
aumentada para sul e oeste, onde eles se interdigitam com os turbiditos de origem
tectônica da Formação Cerro Toro e equivalentes (Sanchez, 1999).
Na região de Santa Cruz, a Formação Magallanes, que lateralmente é ,,
equivalente a várias outras formações já descritas (Figura 3), apresentou
manifestações de hidrocarbonetos desde o início das pesquisas e da exploração da
bacia Austral.
Miller & Cagnollatti (1998) apresentaram uma atualização do modelo
estratigráfico para a porção inferior da Formação Magallanes (porção arenosa),
baseada em informações obtidas na região do rio Santa Cruz e La Esperanza.
Nesse trabalho, foi observado que a base da Formação Magallanes (unidade
Magallanes Inferior) concentrava os reservatórios de gás e óleo na região da
província de Santa Cruz. Tradicionalmente, estes reservatórios eram temporalmente
localizados no início do Paleogeno, sendo os pelitos da Formação Palermo Aike
localizados ao final do Cretáceo. Após o cruzamento de várias informações no
banco de dados regional e estudos interdisciplinares, foi possível estabelecer o
limite cronoestrátigráfico para a Formação Magallanes, sendo definido no período do
Neocretáceo ao Mioceno.
A Formação Magallanes foi subdividida em duas unidades: (1) Magallanes
Inferior e; (2) Magallanes Superior. A unidade Magallanes Inferior, definida do
14
Neocretáceo ao final do Eoceno, possui a porção reservatório desta formação. Ela é
caracterizada por conter pelitos de fácies pró-delta, arenitos marinhos marginais de
fácies de canal, pelitos carbonosos de fácies de canal, arenitos marinhos de fácies
de barra marinhas e pelitos e arenitos glauconiticos de fácies de plataforma externa.
4.3 Geologia Estrutural
As feições estruturais observadas na bacia Austral são caracterizadas por
falhamentos - normais, transcorrentes e cisalhantes -, por dobras assimétricas,.,
dobras causadas por inversão e estruturas compressivas características da zona
dobrada (Diraison et ai., 2000).
Os falhamentos normais que ocorrem entre as direções NW e NNW foram
formados durante o rifteamento do Triássico ao Neojurássico, sendo reativados
durante as etapas de compressão Terciária que, por vezes, provocaram novos
falhamentos subordinados, de direção W-E, com características cisalhantes e
transcorrentes.
A bacia Austral pode ser dividida em quatro zonas morfoestruturais: zona de
plataforma, zona de flexura ou talude, zona de bacia profunda e zona dobrada - ou
faixa dobrada - (observar Figura 6 descrita por Schiuma, 2002).
A zona de plataforma possui espessura sedimentar entre 1000 e 2000m com
fraca estruturação, predominando estruturas extencionais (NNE-SSO) que
constituem os altos do embasamento. Horsts, grábens e semi-grábens são
especialmente bem desenvolvidos nesta zona.
Representando a transição da antefossa (foredeep) para a zona de
plataforma, a zona de Flexura ou Talude é caracterizada por uma maior
15
estruturação, com falhas normais (NW-SE}, desde o Jurássico, e com reativações
no Cretáceo e Terciário (Figura 7).
A zona de Bacia Profunda corresponde à antefossa, com espessuras
sedimentares chegando a 8000m. Tectonicamente é mais estruturada devido à
proximidade com a cadeia andina.
A zona dobrada foi classificada em interna e externa. Nela, os sedimentos
detríticos do Paleozóico ao Terciário foram elevados pelos eventos tectônicos
compressivos andinos.
A faixa dobrada interna é caracterizada por conter afloramentos Paleozóicos,
Jurássicos e Cretáceos e uma deformação compressiva intensa diferente da faixa
dobrada externa, que possui afloramentos do Cretáceo ao Terciário, além de uma
deformação cada vez mais suave para leste.
Ainda na faixa dobrada, são reconhecidos dois estilos estruturais dominantes:
o primeiro encontra-se sobre as rochas do embasamento onde são observadas
dobras assimétricas e por inversão (de pequeno a grande comprimento de onda); o
segundo, sobre a cobertura sedimentar marcada pelas estruturas compressivas.
100 Km
16
CUENCA DE MALVINAS
OCEANO ATLANTICO
Figura 6 - Bacia Austral, contexto geotectônico, localização e geometria geral. As quatro zonas morto-estruturais são representadas por zona de plataforma (Plataforma de Springhífl), zona de flexura ou talude (Talud), zona de bacia profunda (cuenca) e zona dobrada (Faja Plegada). (Schíuma, 2002).
73ºW 71 °W 69 ° W
100km
67 º W
P'.{:-:·,j Ice cap
r,::-:::;:i Quate. rnary sediments
- Tertiary basalts
65 º W
- 47º S
49º S
· 51 ° SD Tertiary sediments
D Cretaceous sediments Basement
53° S
55° S
17
Figura 7 - Mapa geológico e estrutural da porção sul dos Andes e bacia Austral. O embasamento consiste em rochas metasedimentares do paleozóico, intrusões, ofiolitos e rochas vo/canoclásticas do Jurássico. As estruturas são empurrrões, falhamentos transcorrentes (representadas por meia setas brancas indicando o movimento) e falhas normais (no símbolo . . . . IL os traços duplos representam o bloco baixo). Segundo Diraison (2000).
4.4 Geologia Histórica
18
A história da bacia Austral está intimamente relacionada com três etapas
principais: (1) a primeira está vinculada à tectônica extensional, que se originou do
meio ao final do Jurássico (etapa de rifte), tendo como conseqüência a
fragmentação do Gondwana, a abertura inicial do Oceano Atlântico Sul e a
formação da bacia (inicialmente a bacia de retro-arco Rocas Verdes); (2) a segunda,
desenvolvida do Neojurássico ao inicio do Cretáceo, está associada a uma lenta
subsidência ténnica, etapa esta conhecida como pós-rifte; (3) a terceira está
relacionada com o desenvolvimento de uma bacia "fore/and" no Neocretáceo e no
Terciário.
A evolução e o desenvolvimento destes cenários foi conseqüência da interação
entre as placas Sulamericana e Antártica. A subsidência se iniciou pelo sul, no
Neojurássico e continuou durante todo o Cretáceo e Terciário, até o Plioceno.
4.4.1 PRIMEIRA ETAPA: RIFTE
Esta etapa está associada à ruptura inicial do setor SE do Supercontinente
Gondwana, durante o Neotriássico e meados do final do Jurássico. A extensão
contínua gerou uma bacia marginal de antearco, com a formação de um oceano
interno, Mar de Wedell, abrindo do sul para o norte (Stern, 1980; de Wit and Stern,
1981) (Figura 8). A inundação marinha inicial que avançou desde o sul e o sudeste,
como conseqüência do suave afundamento térmico, deu lugar ao desenvolvimento
de depósitos de argilitos marinhos, dispostos em camadas de algumas dezenas de
19
metros contendo fauna de amonitas e belemitas, interestratificados entre as
vulcânicas da Formação Tobífera.
Numa etapa inicial, rochas magmáticas e vulcânicas intrudiram em uma
extensa faixa da margem continental Pacífica do Gondwana; como resultado,
desenvolveu-se um discreto número de hemigrábens com orientação predominante
NW-SE, separados por segmentos de embasamento. Estas feições facilitam o
vulcanismo da Formação Tobífera. Sedimentos vulcânicos e vulcanoclásticos
marcam o sistema sin-rifte da Formação Tobífera Inferior. A essa etapa estão
associados os complexos ígneos máficos, como lavas almofada, diques máficos e
ofiolitos, denominados Rocas Verdes.
AfRICA PLAlE
Figura 8 - Fase rifte da bacia Austral e abertura do Mar de Wede/1 (Fíldaní & Hess/er, 2005)
Estes hemigrábens se concentraram próximos ao Alto Rio Chico, onde ocorreu
uma erosão do embasamento Paleozóico, servindo de fonte de sedimentos para a
bacia. A subida do nível do mar durante o clímax da atividade vulcânica, seguida de
+1
20
seqüências sedimentares transgressivas entre 157 e 153 Ma, gerou a deposição
das fácies de arenito com o nome de Formação Springhill (Robbiano et. ai., 1996)
(Figura 9).
4.4.2 SEGUNDA ETAPA: SUBSIDÊNCIA TÉRMICA
Esta etapa se inicia no final do período de abertura da bacia retroarco, com a
crosta oceânica sendo formada (Figura 9).
Durante o Neojurássico e o início do Cretáceo, o amplo setor da plataforma
Sul-americana desenvolvido ao leste e a depressão da bacia retroarco tiveram como
principal característica a deposição de sedimentos elásticos e "by-pass" para os
sedimentos de ambientes fluviais e marinhos rasos. Nesses ambientes
desenvolveram-se os depósitos da Formação Springhill, e de talude da Formação
Zapata, todos dispostos em relação discordante sobre a Formação Tobífera.
4.4.3 TERCEIRA ETAPA: DESENVOLVIMENTO DA BACIA "FORELAND"
Uma vez abortada, por inversão, a bacia retro-arco, ocorreram dobramentos e
erosão parcial de seus depósitos, como conseqüência de processos compressivos
durante o Neocretáceo. Estes processos reativaram as antigas falhas da fase rifte e
um novo sistema de falhamentos subordinados com orientação E-W. Além disso,
afetaram intensamente o arco vulcânico e a região imediatamente a leste, iniciando
a formação da bacia de antepaís (Figura 9).
·e :: >,
' •
And('aD magmatlc arch
MagaJlanc-s Basln
l ºERTI A ltY (P.1leoccnc - PlioC'enc)
Fold - Tbrust Sprlngblll Bdt Platíorm Malvinas Basln
21
Atlantk Occan
LATIS CRETACEOUS (?Tnronim1 - 1',•lm1strichfüm)
Andcan Magallanc-s Bas.ln t•· ti O SJ>rln<>hlll A ,an e remi magmatk a reli ., Malvinas Rasln openlng
..... ,13., .... Platform lD1illlll!fll!ulJtfi ;:. :;L .-- :C--_.,.,. .·-::_ :· ·- ? ::«.:: •ft:l; t$ ; ; ; t :.:::: ::K :.@rnj4iijjhi I IP<oli, ,ãfi:íiIT'
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EAltLY CRETACEOUS (Benia.shrn - Aptiml)
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(Oxfordian - Titho11im1)
Rocas Verdes Basln Mahinas Basln
J & : : [ , lF Bf; ; : f : :
Pre - Cretaccous
l\llDDLE JURASSlC (A 1lenia11 - Callo\'ian)
MaMnas half grabens . Rasln
:; !S:'::':t:di?IT&": -;:;.C Ç ::: 110 km _ _ _ 2oo_k ... ·n•• -
Figura 9 - Evolução tectônica da bacia Austral (modificado de Galeazzi, 1994).
Esta etapa de inversão está relacionada com o início do ciclo Patagônico - que
é responsável pela continentalização do setor norte da bacia - correspondendo a
uma aceleração na velocidade de convergência, reconhecida em toda a margem do
Pacífico, desde a Colômbia até os Andes Austrais (Ramos, 1999); posteriormente,
entre o final do Cenomaniano e o início do Coniaciano (96-84 Ma), ocorre o
22
fechamento da bacia formada pelas Rochas Verdes (bacia de "Rocas Verdes"),
culminando com a colisão de uma dorsal oceânica vinculada com o platô basáltico
Adakita Puesto Nuevo, entre 85 e 76,7 Ma (Ramos et ai., 1994; Nulo et al., 2002).
Imediatamente a leste e a noroeste da faixa em soerguimento, a plataforma
estável da bacia começa a subsidir em resposta à carga resultante do empilhamento
tectônico, mudando a polaridade da área de depósito sedimentar e tendo como
conseqüência a formação do antefosso da bacia de antepaís, onde se depositaram
as maiores espessuras sedimentares conhecidas na bacia Austral. O eixo do
antefosso migrou para o setor estável do antepaís entre o Neocretáceo e o Mioceno.
4.5 Geologia do Petróleo.
O progressivo soterramento de seções com condições oleogenéticas durante
desenvolvimento da bacia de antepaís, principalmente nas regiões de "foredeep",
favoreceu não somente o amadurecimento como a migração e o carregamento dos
reservatórios de hidrocarbonetos de diferentes idades e litológicas (arenitos e
vulcânicas).
Várias empresas exploram a região da bacia Austral, e têm na Formação
Springhill o seu principal horizonte de produção de hidrocarbonetos (Gonzalez,
1998). As principais empresas que exploram a região da bacia em questão são:
ENAP, Total Austral, YPF, Amoco, Shell e Petrobras.
Segundo Peroni (2002), até o ano 2000, na bacia Austral, foram descobertas
reservas da ordem de 1.097 MM m3 de petróleo e condensados e pouco mais de
23
1.133 M MM m3 de gás, sendo o volume das reservas de óleo e gás, em termos
energéticos, equivalentes.
A exploração da bacia na Argentina, em termos cronológicos, foi feita da
plataforma estável continental em direção à zona de bacia profunda, sendo a área
de plataforma continental a mais madura. A área de plataforma estável continental
está sendo explorada há mais tempo, tendo, até 2002, 1100 poços perfurados
(Peroni, 2002). A exploração na área de talude e bacia profunda se tornou mais
intensa a partir da década de 1990, mas desde a década de 1970 já haviam sido
descobertas grandes acumulações de hidrocarbonetos, principalmente os gasosos.
A bacia Austral tem, como principais, os seguintes sistemas petrolíferos: (1)
lnoceramus lnferior-Springhill; (2) lnoceramus lnferior-Magalhanes Inferior e o
sistema (3) Tobífera-Tobífera/Springhill.
O mais importante é o sistema petrolífero lnoceramus lnferior-Springhill, por
ser o mais bem estudado e o que possui a grande maioria das reservas da bacia. O
sistema é composto pelos reservatórios da Formação Springhill e os localizados na
Formação Tobífera Superior. São exemplos os reservatórios EI Condór, Cerro
Redondo, Faro Vírgenes,. Canãdón Salto, Etancia La Maggie, Cerro Norte, Océano,
Dei Mosquito, entre outros. As seções pelíticas do intervalo Springhill têm
características geoquímicas comparáveis às do lnoceramus Inferior, mas com maior
quantidade de material orgânico terrígeno, o que indica a possibilidade de maior
g.eração de gás.
O sistema petrolífero lnoceramus lnferior-Magallanes Inferior foi identificado na
província de Santa Cruz, e é considerado um sistema com grande potencial para
hidrocarbonetos.
24
O sistema petrolífero Tobífera-Tobífera/Springhill é composto por argilas
geradoras intercaladas na seção inferior da série Tobífera, o que pode indicar dois
tipos de reservatórios: um tipo da série Tobífera - com porosidade primária e
secundária por fraturamento dentro do preenchimento vulcanoclástico dos grábens -
e o outro, tradicional, da formação Springhill - preenchido através de fraturas.
4.5.1 ROCHA GERADORA E GERAÇÃO
A geração de hidrocarbonetos na bacia Austral começou há aproximadamente
75 milhões de anos durante o Neocretáceo. A expulsão dos hidrocarbonetos da
rocha geradora se iniciou há 50 milhões de anos, durante o início do Terci1ário
(Paleogeno), nas regiões profundas da bacia.
Na bacia Austral, as reservas de hidro,carbonetos dividem-se em reservas de
óleo (30%) e gás (70%). O motivo dessa alta quantidade de gás na bacia pode ser
explicado pelo "cracking" de petróleo em gás na rocha geradora, antes de os
hidrocarbonetos serem expulsos. Outro motivo que explica a relação entre gás e
óleo é a qualidade da matéria orgânica, que teria maior potencial para a geração de
gás. Em alguns casos encontram-se acumulações de óleo sem gás, que podem ser
explicadas pela perda de gás do reservatório.
Segundo Pittion et ai. (1999), a rocha geradora mais importante da bacia está
concentrada no início do Cretáceo. Nas fáci.es continentais da Formação Springhill
existem intercalações finas de folhelho, com espessura de 1 a 5 metros, e com
níveis laminados de composição carbonosa que possuem um bom potencial
gerador, indicado por muitos parâmetros de Rock-E vai (Espitalié et ai., 1977).
25
Através de análises geoquímicas, é possível verificar que a matéria orgânica
presente possui valores de carbono orgânico total (COT) da ordem de 2 a 6%,
chegando, em alguns pontos, a alcançar 25% (Descalli et ai., 1992). O índice de
hidrogênio da matéria orgânica está entre 300 e 700 mg/g e o seu potencial médio
S2 entre 7 e 20 kg/t. Essas características da matéria orgânica provavelmente
estão relacionadas à presença da exinita, uma alga lacustre, o que indica que os
pelitos foram depositados em um sistema palustre associado a uma planície de
inundação. Nessa fácies prevaleceu o ambiente redutor. Mesmo sendo o sistema
em questão, em geral, associado à matéria orgânica de baixa qualidade - provinda
de plantas terrestres, nesse caso - a presença de exinitas associadas ao ambiente
redutor promoveu a boa qualidade da matéria orgânica formadora do petróleo.
No setor oriental da bacia encontram-se os depósitos da fase lacustre, do
início da formação da bacia, associada às primeiras etapas da formação dos hemi-
grábens. Nos níveis basais da Formação Tobífera foram encontrados sedimentos
continentais finos equivalentes aos da Formação Springhill, com boas
características geradoras. Os valores de COT estão entre 1 % e 7%, o S2 de 1 a 26
kg/t e o índice de hidrogênio, compreendido entre 70 e 350 mg/g (Cagnolatti et ai.,
1996).
Na seção marinha da Formação Springhill há camadas finas de pelitos com
espessura de 1 a 10 m, principalmente no topo da formação. As análises
geoquímicas mostram um potencial gerad.or fraco, mesmo a matéria orgânica sendo
marinha. Os valores de COT são da ordem de 0,4% a 0,9%, os de S2, de 0,7 a 2
kg/t, e o índice de hidrogênio, de 100 a 300 mg/g (Pittion et ai., 1999).
Os folhelhos marinhos da Formação lnoceramus Inferior e seus equivalentes
possuem de 50 a 150 metros de espessura, com boa característica geradora de
26
rochas mãe do tipo li. Os maiores valores de COT alcançam 2% e os valores
médios são superiores a 8%. O S2 varia entre 1,5 e 1 O kg/t e o índice de hidrogênio
está entre 150 e 550 mg/g. A profundidades maiores que 3 km, observa-se a
diminuição dos valores de S2 e do índice de hidrogênio, o que é um indicativo de
que ali a matéria orgânica foi, em sua maioria, consumida na geração de
hidrocarbonetos. A matéria orgânica da formação Margas Verdes tem, em sua
seção inferior, valores similares aos da formação lnoceramus Inferior, possuindo
bom potencial de geração.
Nas unidades citadas, a disposição da matéria orgânica pela bacia está
relacionada às camadas que se depositaram em anoxia e também à variação do
nível eustático que permite a sucessão dos semiciclos transgressivos. Na Tabela 1,
a seguir, as características geoquímicas das principais rochas geradoras da bacia
Austral são apresentadas.
Tabela 1 - Caracteristicas geoqwm,cas das principais rochas geradoras da bacia Austral. (Pittion et ai., 1999).
Formação TOC HI S2 Tipo Potencial Espessura (%) (m2'2) (K1!/t) dominante
Margas Verdes (parte 0,5-1,5 150-450 1 - 5 II - m médio 100-150inferior) Margas Verdes (rico 1,5-2,0 350-550 6-11 I I - III bom 20-30organicamente) Inocerarnus Inferior 0,8-2,0 150-400 1 , 5 - 5 I I - i l l médio a 50-150
bom Springhill - Folhelhos 0,4-1,0 100-300 0,7 - 2 IIl baixo 1-10 Marinhos Springhill 2 -25 300-700 7 - 5 4 I I - m bom 1-5 Folhelhos Continentais 4.5.2 MIGRAÇAO
A migração na bacia Austral ocorre lateralmente e verticalmente. A migração
lateral (Figura 1 O) ocorre principalmente a partir de oeste, através dos reservatórios
27
da Formação Springhill, que atuam como condutos principais para outros
reservatórios da Formação Springhill e da Formação Tobífera. A migração vertical
ocorre principalmente através dos falhamentos e dos deslizamentos que ocorrem
próximo à faixa deformada.
Na bacia Austral, as fácies com conteúdo orgânico na janela de óleo - como a
da formação lnoceramus Inferior - e os reservatórios da Formação Springhill estão
próximos, permitindo o bom funcionamento do sistema petrolífero com uma
migração lateral (Pittion et ai., 1999).
Como não existem níveis de rochas reservatórios diretamente relacionados
aos níveis orgânicos da Formação Margas Verdes, espera-se que haja apenas uma
migração vertical da "cozinha de geração" para os níveis de arenitos, que são
considerados os reservatórios mais jovens da Formação Springhill (Villar et ai.,
1993).
No setor ocidental do Chile, os grábens da Formação Tobífera estão
suficientemente maduros para haver pequenas acumulações que provavelmente
foram geradas a partir dos níveis potenciais da Formação Springhill continental.
Esta, apesar de possuir matéria orgânica lacustre, não possui a capacidade de
expulsão para rocha reservatório, não formando, assim, um sistema petrolífero.
Os reservatórios litorais da Formação Springhill estão associados a seqüências
deposicionais distintas e a distribuição das fácies reservatório de cada uma delas é
importante para estabelecer uma via contínua de migração. A distância de migração
é considerada entre média e longa, entre 20 e 200 km na bacia Austral.
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□] Imaduro
CUENCA • Janela de Petróleo MAL VI NAS;-±' • Gás & Condensado
Gás Seco
Figura 1 O - Principais características do sistema petrolífero lnoceramus Inferior (Springhí/1 e Magal/anes Inferior) da bacia Austral e distribuição atual da janela de geração de hidrocarbonetos. (Peroni et ai., 2002).
4.5.3 TRAPEAMENTO
Na bacia Austral, o trapeamento é principalmente estrutural, possuindo blocos
rotaci.onados, geralmente associados a antigas falhas no embasamento, que
surgiram no desenvolvimento da Formação Tobífera (hemigrábens). Por outro lado,
existe trapeamento de caráter estratigráfico em alguns reservatórios, especialmente
para as fácies litorâneas da Formação Springhill (acunhamentos sobre a Formação
Tobífera). Além desses dois modelos de trapeamento ocorrendo de forma isolada,
existe, em menor escala, um trapeamento estrutural e estratigráfico (Pittion et ai.,
1999).
29
4.5.4 RESERVATÓRIOS
Na Formação Tobífera, podem-se reconhecer dois tipos principais de
reservatórios: (1) os reservatórios primários, gerados durante os processos
vulcânicos de acomodação e pelo resfriamento pós-acomodação; e (2) os
reservatórios secundários, originados de fraturas tectônicas (observar exemplo na
Figura 11).
Nos reservatórios secundários, as fraturas atuam como reservatórios
localizados (Hinterwimmer, 2002), sendo apenas alguns poços produtores
comerciais. As fraturas estão presentes em diferentes tipos de rochas vul.cânicas -
como os ignimbritos e riolítos - , conformando, assim, diferentes tipos de fraturas,
podendo ser mi.cro ou macrofraturas, subverticais e/ou subhorizontais, com textura
cataclástica ou com trajetórias caóticas interconectando cavidades. Como exemplo,
aponta-se o reservatório Punta Loyola, que é um pequeno reservatório na Formação
Tobífera. Nesse reservatório, de onze poços perfurados até 2002, somente um
tomou-se produtivo.
Como no caso dos reservatórios do tipo secundário na Formação Tobífera, os
reservatórios primários na mesma formação são constituldos por diferentes tipos de
rochas, como ingnimbritos, riolitos maciços ou brechados. Variando entre 15% e
35%, em média, o índice de porosidade desses reservatórios é satisfatório.
30
RESERVORIOS FRACTURADOS VIDRIOS RIOLl'fICOS
1 Cor-Ir Dclg•du: J>o.ros:jdad c.n ;1:ul 1
· K:24.0mO
Figura 11 - Reservatório em' fraturas catac/ásticas em rochas riolíticas. (Hinterwimmer, 2002).
A Formação Springhill pode ser estudada melhor se dividida em sua parte
continental e sua área "offshore".
Na parte continental da Fonnação Springhill, há uma variação muito grande
nos valores de porosidade e de penneabilidade. Isso ocorre devido à alta variedade
granulométrica, à presença de argilas, à cimentaçã.o da rocha e ao nível de
compactação.
A qualidade do reservatório na formação é influenciada pela compactação e
pela cimentação. Os membros inferiores e superiores apresentam índices altos de
cimentação. No caso do membro superior, o cimento calcítico é o mais comum. Os
eventos diagenéticos que ocorrem na formação são: compactação, crescimento
secundário de quartzo, caolinitização e calcificação. A caul·inita é o argilomineral
mais presente nos arenitos da Formação Springhill.
Os reservatórios mais importantes da bacia estã.o na Formação Springhill:
"offshore", -e também nela ,estão os condutos de m,igração dos hidrocarbonetos até
as rochas selantes.
A Formação Magallanes - com ocorrência de hidrocarbonetos conhecida
desde o início da exploração da bacia, principalmente na região de Santa Cruz -
possui as três principais características de trapeamento dos hidrocarbonetos em
seus reservatórios: (1) a primeira é relacionada ao trato transgressivo que é do tipo
estrutural; (2) a segunda também é de trato transgressivo e é de caráter combinado,
tanto estrutural quanto estratigráfico; (3) a terceira característica é do tipo
estratigráfico.
32
5 GRAVIMETRIA
5.1 Introdução
O método gravimétrico têm como o objeUvo principal, detectar as mudanças de
densidades laterais existentes entre os corpos de rocha, para tal utiliza a leitura do
campo gravitacional terrestre, a qual incluirá anomalias.
O método é utilizado para o estudo de pequenas e grandes áreas, em escala
de detalhe a escala regional de mapeamento. Pode ser executado em terra, oceano
ou ar.
De uma maneira geral a interpretação de gravimetria é complicada, pois a
ambiguidade é um fator muito comum, como por exemplo: os efeitos gravimétricos
de alguns diferentes corpos de massa gerando a mesma anomalia de apenas um
corpo de massa. E esta, é a chave para um bom interprete deste método conseguir
diferenciar os diferentes tipos de anomalia.
O método é aplicado tanto para prospecção mineral como também para a
prospecção de hidrocarbonetos. No caso de hidrocarbonetos, um bom exemplo, é a
visualição de contraste negativo de densidade entre um domo de sal e os
sedimentos em sua volta, a interpretação correta promove a compreensão das
armadilhas estruturas que armazenam o petróleo.
33
5.2 Teoria básica
O campo gravitacional { g ) em um ponto do espaço é definido, pela força
gravitacional ( F ) dividido por sua massa (m1 ) .
(5.1)
A força gravitacional exercida em uma massa ( m1 ) por outra massa ( " '2 ) é
dada pela lei da gravitação universal de Newton.
F = G l n 2 f f l i �
r2 r (5.2)
A constante gravitacional (G) determinada por Cavendish é igual a 6,672 X 1 O-a
cm3g-1s·2 (sistema cgs), a massa m, e m2 estão em gramas, r é a distância entre m,
e m2 em centimetros, e !... é o vetor unitário ao longo da linha que liga m, e m2 de ,.
sentido m, para m2 _ A magnetude F é:
F = G m 2rr,, r2
Logo, o campo gravitacional resultante de uma massa pontual é:
_ G r g=--r2 r
(5.3)
(5.4)
(5.5)
34
A unidade do campo gravitacional é unidade de força por unidade de massa ou
dina por grama, também conhecida como Gal. Em gravimetria comumente é
utilizado miliGal (mGa/).
Se a unica força que atua sobre a massa m, é a força da gravidade, o campo
gravitacional g é igual a aceleração â da massa de teste m, em relação a
localização de m2 , e se a massa m2 é muito maior que a massa m1, emos a
seguinte expressão derivada de segunda lei de Newton, fr = 7Y1iâ .
Segundo West (1992), o campo gravitacional da Terra tem sido incorretamente
chamado de aceleração da gravidade, pois a massa do planeta Terra é infinitamente
maior que qualquer massa de teste utilizada para medir o campo gravitacional. A
aceleração da gravidade se refere a aceleração de um corpo que está em queda
livre influênciada pelo campo gravitacional terrestre. A aceleração é a propriedade
do movimento de um corpo. Campo gravitacional é a força gravitacional atuando
sobre este corpo. O campo gravitacional e a aceleração pode ou não ser igual,
porêm fisicamente eles possuem diferentes conceitos.
A magnitude do campo gravitacional pode ser calculado através da equação
(5.5) se for assumido que o planeta Terra é um esféra de densidade uniforme.
Newton provou que ume esfera com distribuição de massa esfericamente simétrica,
possue o mesmo campo gravitacional de uma massa pontual (com a mesma massa
da esfera) localizada no centro da primeira.
Usando a massa da Terra igual a 5,967 x 1027 gm e o raio equatorial de 6.378
x 105 cm, o campo gravitacional é de 979,868 Gal, contudo utilizando o raio polar de
6.356 x 105 cm, o campo gravitacional fica em 986,663 Gal. Estas aproximações
indicam que o campo gravitacional muda muitos Gals em função da forma da Terra.
35
Utilizando o principio de superposição aplicado ao campo gravitacional. O
campo em um ponto no espaço devido a uma série de massas é o vetor soma dos
campos gravitacionais individuais dessas massas.
Matematicamente com a distribuição de massas de tamanhos finitos, g e m2
na equação (5.5) são substituídos pelos diferenciais ôg e ôm2 .
- Grôm2 ug= - -r 3
- GfPôv ug= r 3
(5.6)
(5.7)
(5.8)
Onde a densidade do ponto posicionado em r é dada por P e ôv é o volume
elemento.
O componente vertical do campo gravitacional é dado por.
(5.9)
onde, z é a componente vertical der.
A integração da equação (5.9) só é passivei com corpos de simples geometria
e distribuição de densidade.
West (1992), coloca que relações estão sendo desenvolvidas na teoria do
potencial gravitacional, para que se possa fazer as determinações do campo de
forma menos complicadas do que a forma dada pelas equações (5.8) e (5.9) e
também equações andam sendo desenvolvidas para o calculo de campo
gravitacional de um corpo com forma irregular, equações estas utilizadas no
desenvolvimento de algoritimos para uso em computadores.
36
O calculo do efeito da gravidade em um corpo com forma e densidade
conhecida é única e acurada e pode ser facilmente calculado, contudo o calculo
inverso onde se possue a anomalia gravimétrica e se tenta calcular a forma do
corpo e sua densidade não é único. O problema ocorre, quando o elemento de
massa é dividi.do em duas partes, a densidade P e o volume ôv, observar equação
(5.7). Quando o modelo do efeito da gravidade é calculado, duas incógnitas têm que
ser determinadas, a densidade e a geometria, proveniente de apenas uma, a
anomalia gravimétrica, por isso um numero infinito de soluções é gerado.
Complementando, a gravidade g, é definida como resultado do campo
gravitacional ( g) e a aceleração centrifuga devido a rotação da Terra.
(5.1 O)
A medida da magnitude de g,, g, é chamada de medida de gravidade.
A medida de magnitude da aceleração centri.fuga da Terra é dado por
( - a P w2 ), onde a P , é comprimento da linha que liga o eixo de rotação da Terra ao
ponto p na superficie do planeta e w é a velocidade angular de 7,.29212 x 10 ..s rad/s.
Observe que a p varia de 6378 x 105 cm no equador à O cm nos polos, e a
aceleração centrifuga varia de -3,.392 Gal no equador a O Gal nos polos.
5.3 Medidas de gravidade
Neste tópico serão mostrados os equipamentos e os procedimentos de medida
de gravidade.
,11
37
5.3.1 GRAVIMETROS
É o instrumento usado para medida da componente vertical da aceleração da
gravidade. Os gravimetros são classificados de acordo com os tipos de medidas,
absolutos ou relativos e de acordo com o tipo de levantamento, terrestre, aéreo ou
marítimo.
5.3.1.1 Gravimetros absolutos
São gravimetros utilizados apenas em levantamentos terrestres, medem o
valor real da gravidade no ponto de medida. Existem dois tipos, portateis e fixos. Os
portateis são ut.i,lizados em ,levantamentos terrestres e os fü<0s são uti.lizados em
laboratório.
Para estes gravimetros, duas metodologias de medida são utilizadas, Free-Fall
e Rise-and-Fall.
O método Free-Fall consiste em: um feixe de laser que é partido em dois por
um semi-refletor, refletido de volta por espelhos situados em direções ortogonais e
re-combinados criando um padrão de interferência. Como um dos espelhos cai em
queda-livre, o padrão de interferência muda ao longo do tempo o que permite
determinar o tempo de queda que é proporcional à gravidade local, precisão de
0.005 - 0.01 mGal e,. não são uWizados em prospecção gravimétrica.
Na metodologia Rise-and-Fall, uma esfera de vidro é projetada para cima e
retoma a posição inicial. Durante o traj,eto a esfera cruza dois feixes de luz que
38
registram precisamente o tempo de passagem. O tempo é proporcional à gravidade,
Precisão de 0.005 - 0.01 mGal.
5.3.1.2 Gravimetros relativos
São gravimetros utilizados em levantamentos terrestres, marítimos e aéreos.
Medem a variação em relação a uma posição em que um valor é previamente
conhecido. Em levantamentos aéreos ou marítimos são colocados em uma
plataforma estabilizadora.
São quatro os principais tipos de gravimetros relativos: gravimetros zero-
length-spring; gravimetros marítimos de fundo, gravimetros marítimos de bordo e
gravimetros aéreos de bordo.
Os gravimetros de bordo tanto aéreo quanto marítimos, são montados sobre
plataformas estabilizadoras, são de operação rápida e comumente são utilizados em
conjunto com levantamentos sísmicos.
No caso dos gravimetros zero-length spring ou o de fundo (marítimo), possuem
formas de trabalho similares. Uma massa suportada por uma barra horizontal é
presa a uma mola. As variações na gravidade afetam a massa e alteram o
comprimento da mola. O gravimetro zero-length spring é o principal instrumento de
pesquisa gravimétrica, já o gravimetro de fundo possue restrições em relação a
profundidade devido aos cabos, é operado remotamente e possue operação lenta.
39
5.3.2 PROCEDIMENTOS PARA A TOMADA DE MEDIDAS DE GRAVIDADE
UTILIZANDO GRAVIMETROS
O valor de gravidade obtido em uma estação de leitura, corresponde ao
somatório dos efeitos de todos os corpos, representados por massas de densidade
diferentes, situado abaixo ou nas proximidades do ponto de leitura.
Para se obter o valor de gravidade em uma estação de campo, alguns
procedimentos são tomados. É necessário referenciar esta estação a um ponto com
conhecido valor de gravidade (valor de g e). Isto só é possível graças a uma rede
internacional de estações de gravimetria, construída a partir de leituras com
gravímetros de gravidade absoluta, baseados no princípio da queda livre. Esta rede
possui como datum gravimétrico mundial, o datum IGSN-71, atualmente com quase
2000 estações de primeira ordem e, no Brasil, a Rede Gravimétrica Fundamental
Brasileira, coordenada pelo Observatório Nacional, tem atualmente cerca de 600
estações implantadas, sendo 20 de primeira ordem.
Para se realizar o levantamento as leituras devem seguir a seguinte rotina:
leitura na estação base, com valor de gravidade gez conhecido ou a ser
referenciado; leitura na estação ou estações de campo; e por fim a leitura na
estação base novamente. O motivo para a ida e volta na estação é somente para
que as correções de maré e de drift do equipamento sejam realizadas. A leitura
realizada no campo, reflete somente as divisões de escala do gravímetro, sendo
porttanto relativas, toma-se indispensavel tranforma-las em valor de gravidade g ,1,
para permitir assim, que as correções ou reduções de gravidade necessárias sejam
realizadas.
(5.11)
40
, onde: g,, = valor de gravidade na estação de campo; g,1 = valor de gravidade na
estação base; dr = leitura do gravimetro; k =contante do gravimetro; te = correção
de maré e; de = drift do eqt1ipamento. Os símbolo representados pela letra f e I
representam estações de campo e base respectivamente.
O processamento de gravimetria envolve uma seqüência de procedimentos
que visa à redução dos dados observados, ou seja, colocá-los numa forma
adequada ao tratamento e à interpretação. Para tanto, são aplicadas correções, que
iremos ver no próximo tópico, as quais eliminam os vários componentes que afetam
o valor medido, para obter apena aquele proveniente do "efeito geológico"
(variações laterais de densidade).
Desse modo, são fundamentais o posicionamento e a numeração de cada
ponto de amostragem, a velocidade de deslocamento do sensor (no caso de
levantamentos com plataforma móvel), a altimetria (ou batimetria) no ponto de
amostragem, a data da aquisição dos dados, além dos valores da grandeza de
interesse (dados brutos).
5.4 Correções ou reduções dos valores de gravidade
Antes de os resultados de t1m l.evantamento gravimétrico poderem ser
interpretados, é necessário proceder à correcção de todas as variações do campo
gravimétrico da Terra que não resultam de diferenças de densidade da sub-
superficie. Este processo é conhecido por correções ou reduções dos valores de
gravidade. As correções noramalmente realizadas serão descritas a seguir.
41
5.4.1 CORREÇÃO DE DERIVA (DRIFT) INSTRUMENTAL
A correção da deriva instrumental é baseada em leituras repetidas numa
estação base (ao longo do tempo do levantamento). As medições são em função do
tempo e admite-se que a deriva é linear entre as várias leituras. A correção da
deriva num tempo t é d, que é corrigida do valor observado, equação (5.11). Na
Figura 12, a seguir, pode ser observada a curva de deriva de um equipamento a
partir de uma estação base ..
Variações da gravidade na estação base
s 3575,03 - . - - � - ' - - - - - - � - � - - ,
3575 ,02 + - - - - - - . , . . . . , 1 - - - -i 3575,01 + - - l l - - - - - - - H H - I H . . , . . _ - - - - 1
is 357 5 -t-r'.,._.,,PrnT11T1TT1TmT,.....,..'r'-'i--"'r'r''mmrml •
357 4 ,9 9 - -357 4 ,98 + - - - - t
, 3574 ,97 + - - - - - - ' - - ,1 H t - - - - - - - - l
: 3574.� . . , . _ _ - - - - � - - � � 1 8:30 9:30 10:30 11 :30 12:30
Tempo em horas e minutos (0:00)
Variações da gravidade na estação base
Figura 12 - Curva de deriva do gravimetro calculada a partir de leituras sucessivas numa posição fixa. Griem-Klee, S. < http://plata.uda.cl/ minas/apuntes/Geologia /EXPLORAC /TEXT/0600lgrav.html>. Acesso em: 06.07.2007.
5.4.2 CORREÇÃO DE LATITUDE
A gravidade varia em função da latitude porque a Figura da Terra não é
perfeitamente esférica. Devido a este fato, a força centrífuga a que está sujeito um
corpo à sua superfície decresce desde um valor máximo no equador até zero nos
polos. Observar Figura 13.
42
A verdadeira Figura da Terra é um esteróide oblato, cujos raios equatoriais e
polares diferem de cerca de 21 km. O efeito da não esfericidade é parcialmente
compensado pelo facto de haver mais massa sob a cintura equatorial que nos polos.
O efeito resultante destes fatores é que o valor da gravidade nos polos excede o do
equador em cerca de 5186 mGal.
A mais recente versão da equação, que relaciona a gravidade com a latitude
no esteróide de referência, data de 1967, GRS 67 - 1967 Geodetic Reference
System Equation, e é utilizada pelo datum IGSN 71. Observada abaixo na equação
(5.12).
g 0 = g 067 = 978031,846(1 + 0,005278895 - sen 2 + 0,000023462 - sen 4 ) (5.12)
(a) (b}
Figura 13 - (a) Variação da velocidade angular com a latitude. (b) Representação exagerada da forma da Terra.
5.4.3 CORREÇÕES DE TERRENO
As correções para compensar o fato das estações de observação poderem
estar a altitudes diferentes são feitas em quatro ou três etapas: correção de ar-livre;
correção Bouguer; correção de terreno e, correção de curvatura. A correção de
curvatura e terreno podem ser integrada em apenas uma correção. Figura 14.
1110\14
,,,.,,.,
43
5.4.3.1 Correção de ar livre (Free-Air ou de Faye) (Cai)
É empregada para compensar os efeitos arbritários da diferença de altitude
das estações em relação ao g,eóide ou a um nivel de referência arbritário. A
correção de ar livre (Cai), corrige o decréscimo de g em função da altitude ou seja,
admitindo que não existe qualquer massa entre o ponto de observação e o nível do
mar (nivel de referencia), resultante do aumento da distância ao centro da terra.
Para reduzir uma observação a um certo datum, efetuada a uma altitude h em
relação a esse datum basta aplicar a seguinte relação
cal = 0,3086.h (h está em métros) (5.13)
A correção de ar livre é negativa para um ponto de observação situado acima
do nível do mar, e positiva para um ponto localizado abaixo do nível do mar. Logo o
valor da gravidade será:
(5.14)
Esta correção só leva em consideração o efeito da variação da distância do
ponto de observação em relação ao centro da Terra, não considerando contudo o
efeito grav,itacional das rochas presentes entre o ponto de observação e o nível de
referência.
5.4.3.2 Correção Bouguer (Cb)
A correção Bouguer (Cb) consiste em adicionar, ao valor normal da gravidade,
a atração de um cmndro de raio infinito e altura igual à altitude da estação no terreno
(mesma altitude empregada na correção ar - livre). Resumindo, corresponde ao
44
acréscimo no valor de gravidade devido à massa de rocha entre o nível do mar e o
ponto de observação.
Cb = 2JLG,d, = Ü,04185 ,d , (5.15)
O valor do campo de gravidade após a correção Bouguer é:
(5.16)
Esta fórmula considera o efeito da atração de uma camada de rocha
horizontalmente infinita (Bouguer slab), com uma espessura h (metros) e densidade
p (gtcm\ Blakely (1996). A formula acima é denominada correção Bouguer simples,
pois considera um relevo plano não acidentado nas proximidades do ponto de
observação.
Quando o relevo é acidentado, necessária a aplicação da correção de terreno
(Ct).
5.4.3.3 Correção de curvatura (Cc)
A camada horizontalmente infinita utilizada na correção Bouguer pode ser
corrigida em função da curvatura da Terra. Esta função é uma função da elevação.
A correção da curvatura em mGal é:
(5.17)
5.4.3.4 Correção de terreno (Ct)
A correção de Bouguer parte do princípio de que a topografia em redor do
ponto de observação é plana. Isto, no entanto, raramente é verdade e por isso é
I; li! .,, lm
1t:: 1'[, ,, ,, "' "' , ,
45
preciso proceder a um outro tipo de correção, a correção de terreno, correção esta
que é sempre positiva. Na Figura 14, pode-se observar os três tipos de correção:
arlivre, Bouguer e terreno ..
Corrigindo as variações devido ao excesso ou falta de massa no relevo
próximo ao ponto de medição, a correção de terreno é feita por meio de fórmulas e
tabelas que encontram-se, por exemplo, nos livros Applied Geophysics [Telford et
ai., 1987] e lntroduction to Geophysical Prospecting [Dobrin e Savitt, 1988].
Atualmente utiliza-se para realizar as correções de terreno o uso dos
chamados modelos digitais de terreno (vulgarmente designados por intermédios de
siglas como: DTM e SRTM). A partir destas representações da superfície da Terra,
podemos calcular o efeito de atração pmvocado pela camada de terreno através da
aplicação de um dos vários algoritmos matemáticos que existem na literatura.
(a) (b) (e)
Figura 14 - (a) Correção de ar livre de uma observação situada a uma altura h acima do datum. (b) Correção de Bouguer. (e) Correção de Terreno.
A correção de terreno e correção de curvatura na maioria das vezes são
combinadas em apenas uma simples correção. O valor do campo gravitacional
após as correções de terreno (Ct) e a correção de curvatura é:
gohcb =go +Cal +Cb + Cc -C, (5.18)
46
5.4.4 CORREÇÃO DE MARÉ
As marés terrestres, tal como as suas congéneres marinhas, fazem com que a
elevação do ponto de observação varie .. Enquanto que no caso marinho a amplitude
da variação pode ir desde menos de 1 m até quase à dezena de metros, no caso
continental as variações atigem no máximo alguns centimetros. As vari1ações da
gravidade devidas à maré terrestre têm um máximo de amplitude de
aproximadamente 0,3 mGal e um período próximo de 12.h. Os efeitos de maré
podem ser calculados e exitem também sob a forma de tabelas publicadas na
imprensa geofísica.
O 2 •'
O 1 '
crj o ô 8 -o 1'
Valor calculado
1 l 1 1 f I f 1 1 1 S
12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 -0, 2 . 1 1 05/02/86 06/02/86
Valor medido
, , Hora (lo,cal) 8 12
1)7/02/86
Figura 15 - Variação da gravidade devida às atrações do Sol e da Lua em Belém, Pará, Brasil (coordenadas: 1 º 30' sul - 48 º 30' oeste; altitude = 14 m). Luiz et ai. (1995).
5.4.5 CORREÇÃO DE EÓTVÓS ( CE
.. )ot
Esta correção deve ser aplicada quando o gravimetro se encontra baseado numa
plataforma em movimento (barco ou avião) e depende da direção do movimento. O
1111 1111 '" .. , : : 111
47
efeito Eõtvõs aumenta a gravidade para objetos movendo-se em direção ao oeste e
reduz a gravidade para objetos movendo-se para leste. Este efeito deve ser
computado para todos os levantamentos em platafonnas móveis (navios, aviões ou
helicópteros). A correção a se fazer é:
C Eot = ((7,503 ·V·COS a-sentp) + (0,004154 -v2 ))mGal
onde, v é a velocidade em nós, a a latitude e q> o azimute.
5.4.6 CORREÇÃO ISOSTÁTICA (Cis)
(5.19)
De acordo com o conceito de isostasia, há uma deficiência de massa abaixo
das rochas da cordilheira aproximadamente igual à massa das próprias montanhas.
O conceito de isostasia baseia-se no princípio de• equilíbrio hidrostático de
Arquimedes, no qual um corpo ao flutuar desloca uma massa de água equivalente à
sua própria. O equilíbrio isostático é atingido quando um acumulo de carga ou perda
de massa existente na parte emersa é contrabalançada, respectivamente, por uma
perda de massa ou acumulo de carga na parte submersa.
Duas hipóteses de compensação isostática, teoria de Airy e teoria de Pratt. A
correção isostática assume um modelo isostático para calcular o efeito da gravidade
na compensação da deficiencia de massa abaixo do nivel do mar.
A correção isostática é um numero positivo, e seu efeito é subtraido do valor
do campo gravitacional g067 para a contagem das raízes de baixa densidade.
(5.20)
TEORIA DE AIRY
p 3
p , > p 2 > p 3 nlve! isostético
48
TEORIA DE PRATT
p = 3.4 manto
Figura 16 - Ilustração do modelo de compensação isostática teoria de Airy e teoria de Pratt. Buonora et ai. (2002).
5.5 Anomalias gravimétricas
Os valores de anomal1ias gravimétricas são obtidos através da subtração dos
corretos valores da gravidade teórica g O ( g 067; g ohJ; g ohsb; g ohcb; g oh;) dos valores da
gravidade observada üá depois d.e corrigida da deriva do instrumento) ( gef ). A
seguir o calculo para os principais tipos de anomalia utilizados na interpretação de
dados gravimétricos.
5.5.1 ANOMALIA DE AR LIVRE
A anomalia de Ar livre é calculada baseando-se no campo gravitacional teórico, g ohf,
calculado após a correções de ar livre e mostrada na equação (5.14). Logo a anomalia de Ar
Livre pode ser assim calculada:
A N ai = g , j - gOhf (5.21)
49
5.5.2 ANOMALIA BOUGUER SIMPLES
A anomalia Bouguer Simples é calculada baseando-se no campo gravitacional teórico,
g0hsb > calculado após a correção Bouguer e mostrada na equação (5.16). Logo a anomalia
Bouguer Simples pode ser assim calculada:
A N sb = g ej - g ohsb (5.22)
5.5.3 ANOMALIA BOUGUER COMPLETA
Subtraindo-se do valor da gravidade observada no terreno (g4 ), já corrigjdo dos efeitos
de maré, variação instrumental e latitude, o valor da gravidade normal reduzido para o nível
do terreno ( g 0hcb ), mostrada na equação (5.18), obtém-se a anomalia Bouguer Completa:
A N c b = g , f - gohcb (5.22)
5.5.4 ANOMALIA ISOSTÁTICA
E por fim a anomalia lsostática que é calculada considerando o valor do campo
gravitacional, calculado a partir da correção isostática ( g0h, ), mostrada na equação
(5.20).
A N is = g , f - gOhi (5.23)
111: ,dl: : l i ' ,111 ·1111 1 11 · 1'
50
5.6 Interpretação de anomalias gravimétricas
O objetivo da interpretação de dados gravimétricos é mostrar um novo modelo
da geologia de subsuperficie, contribuindo assim para a simplificação ou resolução
dos problemas de exploração geológica.
A interpretação pode ser realizada de modo direto, através da construção de
um modelo inicial que melhor se aproxima das informações geológicas e geofísicas
disponíveis; através do modo inverso onde um modelo i:nicial é assumido, porém os.
seus parâmetros são calculados aufomaticamente; e através do realce dos dados e
imageamento, onde nenhum dos parâmetros do modelo é calculado, mas a
anomalia passa por um processamento especial de modo a enfatizar algumas
características da fonte, tais como, profundidades relativas, alinhamentos,
distribuição e resolução espaciais.
Nos tópicos a seguir, os principais fatores controladores da interpretação.
5.6.1 CONTROLES DA INTERPRETAÇÃO
5.6.1.1 Ambiguidade na interpretação
A ambiguidade na interpretação é gerada de duas formas: (1) a primeira
quando recebemos dados do levantamento de campo e tentamos extrair
informações e criar um modelo que rnais se encaixe no modelo geológico
51
i.dealizado, atentando para distribuição de massas e para a anomalia gravimétrica
residual (retirado o efeito gravimétrico regional do dado); a segunda forma, (2)
quando a partir de um modelo gravimétrico global tenta-se extrair as anomalias
gravimétricas localizadas na área de interesse geológico.
Como não existe uma unica solução na interpretação gravimétrica, a intuição e
o conhecimento geológico do interprete, são de grande importância para que o
mesmo chegue em sua interpretação o mais próximo da geolog,ia real de
subsuperficie.
5.6. 1.2 Anomalia gravimétrica e efeito da gravidade
As anomalias residuais de Ar Livre, Bouguer e lsostática representam as
diferenças entre o campo gravimétri.co teórico e o medido. O termo, anomalia
gravimétrica, também pode ser utilizado para mostrar características gravimétricas
pontuais, diferentes das caracteri.sti'cas gravimétricas locais ou regionais em uma
determinada área, podendo ser mostradas em mapas e perfis.
Segundo West (1992), os termos anomalia gravimétrica e efeito da gravidade
são usados de forma trocada em grande parte dos livros. É importante restringir o
termo efeito de gravidade aos valores de gravidade que podem ser calculados e o
termo anomalia gravimétrica para valores que são derivados de medidas realizadas
no campo ou ainda valores cal:culados a partir de medidas efetuadas no campo
(anomalias residuais, como Bouguer, Ar Livre e lsostática).
52
5.6.1.3 Contraste de densidade
A densidade utilizada para calcular o efeito da gravidade no modelo idealizado,
não é a densidade do corpo anômalo, mas sim o contraste entre a densidade do
corpo anômalo e as rochas encaixantes. O contraste de densidade é dado pela
seguinte equação:
!1p = PCA - PENc (5.24)
onde, PCA é a densidade do corpo anômalo e, P& c é a densidade da rocha
encaixante.
O contraste de densidade para um modelo, é estimado considerando a
densidade provável das rochas que provocam a anomalia gravimétrica. Esta
informação pode vir de medidas de densidade em amostras de rocha, gravimetria de
poço, gamma-gamma logs de densidade, comparações entre velocidade sísmica e
densidade ou de tabelas de densidade de rocha.
5.6.1.4 Estrutura x Contraste de densidade do embasamento
Considerando duas situações diferentes: (1) a primeira situação, temos uma
seção geológica com cerca de 100 km, com duas rochas com diferentes densidades
formando o embasamento de uma determinada área, tendo como contato
exatamente o km 50, estas rochas estão localizadas em uma mesma profundidade
e a rocha menos densa esta localizada a oeste da rocha mais densa; em uma
segunda situação (2) considerando uma seção geológica com também 100 km,
53
temos apenas uma rocha conformando o embasamento, apenas uma densidade,
contudo a mesma esta falhada no km 50 desta seção provocando o rebaixamento
do bloco localizado a oeste. Observar Figura 17.
Nas situações descritas acima, a seção gravimétrica gerada a partir da duas
situações é extremamente pareclda e, somente observando a seção gravimétrica,
fica muito dificil interpretar o correto modelo para uma determinada área. Este
problema descrito acima é bastante comum tanto na exploração de hidrocarbonetos
como na exploração mineral.
' llz
·t--- -----------•1 AI r _ _ _ _ _ _ _ _ _,,_ _ _ ,n d !
z P, f -t
BASEMENTP2
P1 < P2
ª 1-----, R · - - - - BASEMENT P'Z j BASUIENT P3 1
j X
z P1 < P 2 < P 3
Figura 17 - Efeito da gravidade em um seção geológica falhada e em uma seção geológica com embasamento com diferentes densidades. West, 1992.
5.6.1.5 Estimativa de profundidade
A forma mais comum para se fazer a estimativa de profundidade de um corpo,
é comparar a anomalia gravimétrica com o efeito de gravidade em um modelo
idealizado. Na Figura 18, poderemos observar os diferentes efeitos de gravidade
causados por corpos de geometria simples e densidade constante.
,.,11111w1
54
Quando se busca um modelo para anomalia gravimétrica sempre se inicia com
as formas geométricas simples que poderião representar o corpo anomalo, como
esferas e cilindros. Observar as Figuras 19 e 20.
aoov
1.lnflnllehorizontal slab
2. Thln seml-lnflnllehorizontal slab
3. S,phere
4.Two• dlmenslonalhorlzonlalcyltnder
5. Verticalcyllnder at •=O
6. Verticalcyllnder, topat ,z = O
7.Two-dlmensionaldlke.T>>B
COORDINATE SYSTEM
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g, • 8.52 P R 3
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g, • 12.77 P (T - S1 • SJ g, • ,41.!ll P (T - S, + S;)
1 1
g • 3.193 P � ((T1 • (x•R)') 2 - [7" • (x • R)2] 2 -2RI • X 1 1
g, = 10.48 P B_ {(T' + (x-R)1 J' -[T2 • (x • R)2J 2 ·2RlX
R,8, • 4.066 P B lnR 1
R., 8, = 13.34 P B ln-"
R,
Figura 18 - Efeito de gravidade g,, causado por corpos de geometria simples e densidade constante. West, 1992.
111111' ln• lwlt' llf 1
: :�. r1: 111•11' ;:::n:
55
l.O
- 1 2
OP= 0.1 gm/cm'
f.0 R=O.I km
Z(km)
Figura 19 - Efeito da gravidade sobre um esfera em diferentes profundidades. West, 1992.
92 4
3
0 1 - - - r - - - - - - . - - - - - . . . . . . . - - - - - . - - - - - - - . - X ( k- 2 -1 O ---------t
-1 - - - - - - D P _ _ _ jtl Z{km)
DP• 0.1 gm/cm5 1 • 1km
2
l
Figura 20 - Efeito da gravidade sobre um bloco semi-infinito em diferentes profundidades. West, 1992.
56
5.6.1.6 Localização de um contato vertical
A localização horizontal de um contato vertical, que é a borda entre duas
rochas de densidades diferentes, é localizado na posição de máximo gradiente
horizontal. Isto pode ser observado na Figura 20. Se o contato possuir um mergulho,
a localização do máximo gradiente gravimétrico sempre se direciona para o contato.
5.6.1.7 Separação de anomalias regionais e residuais
A anomalia gravimétrica de interesse, a anomalia residual, pode ser separada
da anomalia "regional" de modo que seja analisada. Uma das metodologias
adotada é a separação baseada em comprimento de onda das anomal.ias
gravimétricas. Fontes rasas possuem comprimento de onda menor que fontes mais
profundas. Filtros dlgitai.s podem facilmente retirar os comprimentos de ondas curto
ou longos.
11t 1I
57
6 ESTUDO DE CASO
6.1 Introdução
O presente estudo de caso, "A geological and geophysical crusta/ section
across the Maga/lanes-Fagno fault in Tierra dei Fuego': dos autores A. Tassone; H.
Lippai; E. Lodolo; M. Menichetti; A. Comba; J.L. Hormaechea; J.F. Vilas de diversos
institutos de geologia e geofísica da Argentina e Itália, teve como principal objetivo,
a integração de dados geológicos, magnetométricos e gravimétricos para delinear
na porção Argentina da Ilha da Terra do Fogo mais precisamente no sistema de
falha Magallanes-Fagnano (MFS), as principais características estruturais e o
cenário tectônico da área.
A área estudada (Figura 21) está localizada ao sul da bacia Austral.
Como a presente monografia tem o objetivo de mostrar o conhecimento
adquirido no método geofísico descrito. A ênfase do texto que virá a seguir será
dada ao levantamento gravimétrico, e ao modelamento numérico realizado para os
dados de gravidade.
O modelo numérico bidimensional (20} foi executado usando os dados da
anomalia de Bouguer e, foi realizado utilizando o software IGMAS (Gotze, 1978,;
Gotze e Lahmeyer, 1988,; Schmidt e Gotze, 1998) baseado no algoritimo de Won &
Bevis (1987).
58
76W 68 64W
52S
-54
-56· ANTARTIC PLATE Soulhkoti•.� , . r
. . . , . , , . ANTARTIC PLAn:,
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Figura 21 - Localização da área do estudo de caso. No diagrama (I), mapa tectônico; em (li) mapa geológico simplificado da Ilha da Terra do Fogo e localização dos termos utilizados no texto: EFTB,cinturão de dobramento e empurrão externo; IFTB, cinturão de dobramento e empurrão interno; NB, bacia neogenica; PB, bacia pa/eogenica; (1 ), zona de falha Vale Carabaja/; (2),zona de falha Lago Deseado; MS,Estreito de Magalhães; MFS, sistema de falhas Magal/anes-Fagnano ; BCS, Sistema de falhas canal de Beagle; e USH, Ushuaia. A caixa "studied area" representa a área do estudo de caso.
6.2 Geologia
A presente conFiguração tectônica da Ilha da Terra do Fogo (Figura 21) é
resultado de uma longa e complexa evolução da porção mais ao sul da América do
Sul. Após a metade do jurássico, a parte sul do continente sul-americano sofreu
extensão associada com o colapso do Gondwana, Figura 9, esta extensão é
representada: pelo vulcanismo felsico da grande província ígnea da Patagônia e
Penisula Antártica (Pankhurst et ai., 2000); pela produção de crosta oceânica na
bacia de backarc (como os complexos ofiolíticos de Tortuga e Sarmiento); e das
11 •li ,, " íl
59
deposições das sequências transicionais (Rocas Verdes; Dalziel et ai., 197 4; Dalziel,
1981).
A aproximadamente 100 Ma, uma fase geral de compressão tectônica levou ao
fechamento da bacia de Rocas Verdes e ao desenvolvimento da bacia de "foreland"
Austral com depósitos de sedimentos elásticos da cordilheira (Natland et ai., 1974).
A borda das placas Sul-americana e Escócia na região da Terra do Fogo é
representado principalmente por lineamentos transcorrentes, conhecidos como
sistema de falhas Magallanes-Fagnano (MFS). O MFS divide a Ilha da Terra do
Fogo em dois blocos continentais, inicia da entrada Pacífica do Estreito de
Magalhães até a costa Atlântica' da Ilha (Figura 21 ), onde um significante
deformação relacionada aos falhamentos transcorrentes vêm sendo estudado tanto
em áreas continentais como em áreas "offshore" (Winslow, 1982; Cunningham,
1993; Klepeis & Austin, 1997; Cerredo et ai., 2000; Diraison et ai., 2000; Lodolo et
ai., 2002a,b).
O sistema principal consiste em um sistema com vergência para norte, de
direção ESE-WNW, com dobras assimétricas e empurrões, devido principalmente
ao recente encurtamento N-S durante o Cretáceo-Paleogeno.
A área lêvantada expõe seqüências marinhas da bacia marginal Rocas Verdes
(Formação Yahgan) e, localmente, embasamento vulcanoclástico, constituindo uma
cunha imbricada que afina para norte. Os sedimentos que sobrepõe estas
sucessões sin-tectônicas, Figura 22 e 23, consistem da seqüência silioiclástiica da
bacia "foreland" Austral.
A sudeste do Lago Fagnano, os argilitos da Formação Yahgan foram intrudidos
pelo monzodiorito Cerro Hewhoepen que ocupa aproximadamente 4 km2 , e
coincide com um relevo alto e isolado com aproximadamente 800 m. Esta intrusão é
60
afetada pelas estruturas transtencionais da bacia "pull-apart'' Lago Fagnano e
contrações tectônicas (Figura 22 e 23).
Um sistema do Otigoceno-Quatemário, E-W, com falhamentos transcorrentes
sinistrais com componentes extensionais sobrepondo estruturas contracionais, é
responsável pela principal depressão do Lago Fagnano (Lodolo et ai., 2003). Os
sedimentos glaciolacustres do Pleistoceno, na costa leste do Lago Fagnano, estão
deformados por diversas grupos de falhas normais E-W, subverticais com
mergulhos para sul, prevalecendo o componete transtencional sinistrai. Neste setor,
as drenagens estão claramente influenciadas pela presença destas estruturas E-W
relacionadas aos falhamentos transcorrentes, com captura de diversas cabeceiras,
como na parte alta dos vales onde estão os rios Turbio e Lainez (Menichetti et ai.,
2001; Lodolo et ai., 2002a).
6.3 Geofísica
Os autores do artigo analisado tiveram como objetivo, prover evidência
geofísica sobre a geometria e orientação das unidades geológicas em subsuperficie,
como também a natureza do tectonismo transformante do MFS, do Lago Fagnano
oriental para o Atlantico.
Dentro da área estudada, segundo os autores, os dados gravimétricos e
magnetométricos geraram informações criticas, pois a zona central é dominada por
florestas que dificultam o acesso, e os afloramentos são restritos ao Lago Fagnano
e à costa Atlântica. A análise conjunta dos dados geológicos e geofísicos permitiu
11tlf1 1•
61
aos autores, apresentar várias seções N-S que exibem as principais características
geológicas associadas com MFS.
Os dados foram adquiridos em quatro etapas de campo durante o período de
1998 até 2002. Os trabalhos foram realizados em áreas remotas da porção centro-
oriental da Ilha da Terra do Fogo.
-10º -69º -n8 º " 7º - 6º .. 55• -53º" 1 - "--:- - -:-- --:-'- -:-- -:---,, � - 1, _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ . .1 . . . . _ _ _ _ I-- -53º " . . " ...
. . . \. - . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . ' ' ' . ' . . . . . . .
-70 º -68º -67°
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50.Km - - -
01
-55 º
Figura 22 - Mapa geológico simplificado da porção leste da Ilha da Terra do Fogo, Tassone et ai. (2005). As maiores estruturas foram interpretadas de imagens SPOT, fotografias aéreas e mapeamento de campo. NB, bacia neogenica; PB, bacia paleogenica MFS, sistema de falhas Magallanes-Fagnan; BCS, sistema de falhas canal de Beag/e; and USH, Ushuaia. Legend:(1) embasamento; (2) Formação Lemaire (Argentina)/ FormaçãoTobifera (Chile); (3) Complexo Tortuga; (4) Formações Yahgan e Beauvoir; (5) Depósitos Neocretáceos; (6) Batólito Patagonico; (7) depósitos Terciários defonnados; e (8) depósitos Terciários não deformados.
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62
Figura 23 - Mapa geológico da porção leste do Lago Fagnano. Tassone et ai. (2005). (1) Quaternário não diferenciado - depósitos lacustres e glaciolacustres; (2) sequências glaciolacustres do Pleistoceno; (3a) Formação Rio Claro; (b) Grupo La Despedida; Arenito fino Terciário; (4) grauvacas feldspáticas e conglomerados do Cretáceo superior; (5) Intrusão Hewhoepen; (6) Formação Yahgan Formation, argilitos negros e calcario; (7) attitude das camadas; (8) falha de empurrão/; (9) falha normal; (10)fa/ha transcorrente; (11)/ineamentos tectônicos inferidos; e (12) estrada.
Todos os pontos mapeados de geologia, gravimetria, magnetometria e
suscetibilidade magnética, tiveram suas coordenadas tomadas com DGPS (sistema
de posicionamento global diferencial). Devido à falta de informação topográfica
precisa, que poderia prover cobertura completa da área estudada, imagens de SAR
(adquirido de ERS-1 e ERS-2) foram utilizadas para produzir um modelo digital do
terreno (DEM) para executar as correções topográficas necessárias ao
levantamento gravimétrico.
1 11 1 1
1,1·, ! l<ill 'II
l':i11i 1 11111 : '!!•!!
63
Além disso, o DEM foi combinado com imagens SPOT e fotografias aéreas
(1:30,000, Servicio de Hidrografia Naval - Argentina) ajudando a determinação das
lineações regionais (Figuras 21 até 23).
As amostras de rochas e os dados estruturais, mapeados em campo e com os
métodos de geofísica, forneceram informações para o mapa geológico preliminar
(Figura 23) seguindo a estratigrafia de Buatois & Camacho (1993), Olivero et ai.
( 1999), Olivero & Medina (2001 ), Olivero (2002} e Olivero & Martinioni (2001i ).
Para finalizar, uma seção esquemática N-S a leste do Lago Fagnano foi
preparada combinando as informações litológicas e estruturais disponíveis com o
modelo numérico dos dados gravimétricos. Para geração deste modelo numérico foi
utilizado o software IGMAS.
6.3.1 MEDIDAS GEOFÍSICAS
6.3.1.1 Gravimetria
Os dados gravimétricos foram adquiridos com um gravímetro LaCoste-
Romberg, do tipo relativo, onde uma massa suportada por uma barra horizontal é
presa a uma mola e, quando ocorre a variações na gravidade, esta afeta a massa
alterando o comprimento da mola.
Como já dito anteriormente os dados para realização das correções de terreno
foram retirados do modelo digital do terreno (DEM), que por sua vez foi restituído
das imagens SAR.
'111•.I
,1·, 111111
64
A correção de deriva instrumental foi realizada com a reocupação diária de
estações-base pré-estabelecidas. Pequenas mudanças nas leituras foram atribuídas
à variação de deriva instrumental, contudo esta correção de drift instrumental foi
aplicada aos dados gravimétricos através de interpolação linear. A correção de
maré (relacionado à atração do sol e lua) também foi aplicada para toda medida de
gravidade.
A base de gravidade absoluta utilizada foi Ushuaia, que esta ligada ao sistema
IGSN71 (Morelli et ai., 1974; Gantar, 1993).
6.3.1.2 Magnetometria e suscetibilidade magnética
O equipamento utilizado para o levantamento magnetométrico foi um EG&G
Geometrics e um próton magnetômetro da Scintrex. Todos os dados foram
corrigidos para variações diurnas, com os dados de base obtidos no boletim da ilha
de Falkland para os anos de 1998 até 2001 (período de aquisição de dados). O
campo de referência geomagnético internacional (IGRF) foi removido dos dados
adquiridos, de forma que as anomalias magnéticas residuais são somente devido à
geologia.
Foram executadas medidas de suscetibilidade magnética para cada
afloramento representativo, com um suscetibilimetro Bartington MS2. São exibidos
os resultados para cada unidade geológica medida na Tabela 2 a seguir. Observar o
contraste entre as unidades sedimentares e o corpo intrusivo.
11 tt1'1'\
65
Tabela 2 - Valores medidos de suscetibilidade magnética para cada unidade íca. Tassone et ai., (2005). geológ
Unidade geolóaica Idade Suscetibilidade CmJ/ka) Fm. Le Maire Neojurassico 15 X 10 Fm. Yaghan / Beauvoir Cretáceo inferior 159 X 10..,
Fm. Matretro/Kami Cretáceo superior 86 X 10..,
1 ntrusão Hewhoepen Cretáceo superior 13568 X 10 Fm. Rio Claro Paleoceno 540 X 10- 8
Fm. Punta Torcida Eoceno 119x10- 8
Fm. Cabo Colorado Eoceno 93 X 10-<>
Fm. Letícia Eoceno 85 X 10
Fm. Cabo Pena Mioceno 267 X 10
6.3.2 RESULTADOS E INTERPRETAÇÃO GEOFÍSICA
6.3.2.1 Perfis geofísicos e mapas
Neste trabalho foram apresentados, dois mapas geofísicos e três perfis
geofísicos.
Do levantamento gravimétrico foi feito o mapa de anomalia Bouguer completa
(Figura 24-C) mostrando uma tendência à dimi:nuição dos valores Bouguer regionais
em direção sul, o que sugestiona o aumento de profundidade do embasamento para
esta porção da área. Em terreno continental, o campo gravimétrico é caracterizado
por anomalias que variam de -1 O a -50 mGal. Algumas anomalias podem ser
individualizadas como: (CH) - anomali!a positiva que é relacionada à intrusão
monzodioritica Cerro Hewhoepen; entre Lago Fagnano e a costa Atlântica,
aparecem claramente duas anomalias negativas, uma localizada ao sul de Cabo
Colorado (Mi CC) e o outro na porção oriental do vale do Turbio Rio (Mi LC). Outro
66
mínimo (Mi CLF) corresponde a depressão correlacionada ao estuário do Rio
Turbio. Estes três mínimos estão organizados aproximadamente na direção E-W.
Os autores colocam que a tendência anômala regional, E-W, pode ser observada no
mapa de anomalia de ar-livre na porção central da Ilha da Terra do Fogo, este mapa
foi: publicado pelo próprio em 1999 (Tassone et ai., 1999) e esta anomalia foi
correlata com a anomalia de ar-livre obtida de imagens de satélite no Atlântico
offshore (Sandwell, 1995).
O mapa magnético do campo total, apresentado na Figura 24-D, mostra
valores de anomalia variando entre -500 e 2500 nT. O mapa exibe uma anomalia
máxima principal a sudeste 'de Lago Fagnano, correspondente a intrusão
monzodioritica Cerro Hewhoepen, com tendência WNW-ESE e gradientes mais
fortes na direção de ENE-WSW.
Na Fi!gura 25, é possível observar as correlações entre os dados gravimétricos,
magnéticos e topográficos combinados em seções topográficas N-S e NW-SE. Em
todas as seções gravimétricas fica possível a observação de mínimos gravimétricos,
correlacionados ao MFS no vale do Rio lrigoyen, com gradiente de 5 mGal para o
perfil P-CLF (Lago Fagnano) com largura de aproximadamente 7 km, 4 mGal para o
perfil P-LC (La Correntina) com largura de aproximadamente 10 km e 8 km no perfil
P-CC (Cabo Colorado). Todos estes valores mínimos são interpretados como
corpos de baixa densidade (bacias possivelmente rasas). Observar posição na
Figura 24-A.
A tendência regional, para diminuição dos valores de anomalia Bouguer para
sul, é identificada nos três perfis: entre estações 272 e 231 no perfil P-CLF/Lago
Fagnano, estações 195 e 28 no perfil P-LC/La Correntina, e estações 173 e 322 no
perfil P-CC/Sul Cabo Colorado. As anomalias positivas tanto gravimétricas quanto
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lllll'' . li :111111 " 111111'
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67
magnéticas representam no perfil P-CLF/Lago Fagnano a intrusão Cerro
Hewhoepen.
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' --66.2W
Figura 24 - (A) Mapa da área estudada, mostrando a distribuição dos pontos geofísicos (pontos negros) e localízação das seções. O traço P-CLF corresponde a localização do modelo gravimétrico e a seção geológica interpretada. O segmento tracejado representa o sistema de falhas Magallane-Fagnano (MFS) e, as áreas hachura elipsóides são áreas não levantadas; (B) - Mapa topográfico linhas de contorno a cada 50m (das medidas de elevação adquiridas nas estações DGPS); (C) - Mapa de anomalia bouguer completa, Unhas de contorno a cada 3 mGal.Legenda : Mi - Anomalia Bouguer mínima; CLF - porção leste do Lago Fagnanoque corresponde a depressão do estuário do Rio Turbio; LC - setor leste quecorresponde a terminação leste do vale ocupado pelo Rio Turbio; CC - CaboColorado; CH - máxima anomalia bouguer na intrusão Cerro Hewhoepen; (D) -
11111 1111! :!Ili HIil
68
Mapa magnético campo total, linhas de contorno a cada 100 nT. Modificado de Tassone et ai., (2005).
N Profile P-CLF s
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Km
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e 5 3 Z
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Figura 25 - Perfis N-S e NW-SE localizados na Figura 24-A, anomalia Bouguer, anomalia magnética e perfil topográfico. No diagrama superior Anomalias magnéticas (tracejado nT/50) e anomalia Bouguer (linhas sólidas em mGal). O diagram inferior representa o perfil topográfico e os números a estação geofísica. Tassone et ai., (2005).
6.3.2.2 Modelo de gravidade bidimensional e seção geológica interpretada
O modelo numérico bidimensional (20) (Figura 26) foi executado utilizando os
dados da anomalia de Bouguer. O modelo é exibido em uma seção N-S de
aproximadamente 40 km por 10 km de profundidade.
O modelo foi realizado utilizando o software IGMAS (Gotze, 1978; Gotze e
Lahmeyer, 1988; Schmidt e Gotze, 1998) baseado no algoritmo de Won & Bevis
(1987). A densidade de cada unidade geológica foi medida em amostras secas com
- ' ê
.... o e .. .!,!
i D a,
j , 1 1 " '
69
um picnômetro, mostrando boa correlação com os valores informados na literatura
(Dobrin, 1975). A densidade de referência foi 2.67 g/cm 3.
O software IGMAS é um sistema gráfico computacional interativo, que modela
campos potenciais (gravimetria e magnetometria) através de simulação numérica
(Gõtze, 1978; Gõtze, 1984; Gõtze & Lahmeyer, 1988). O procedimento de
modelamento e baseado no método de "tentativa e erro". O algoritimo utilizado para
o calculo do campo potencial é baseado em poliedros triangulares (Gõtze, 1978), e
teve sua revisão e extensão em 1995 (Tassone et ai., 2005).
Na seção modelada, o MFS (sistema de falhas Magallanes-Fagnano) é
relacionado a um valor mínimo de anomalia Bouguer (-39 mGal), observar
diagrama superior da Figura 26.
(mGal)
-10
-20
-30
-40
Zm
2000
4000
8 0 0 0
s N
Gravity: dashed line = computed; solid = measured
• , · r"' ,...1 ,, . . ,..., ,-1 r" , ' ,,., r' r . ,. .. r r" ,..; ,-• ,...,, r ,· ,..,, r r1 ,,., , .. ,. ., ,., ,. ., r" r r" ' ,. . , r . , r r r1 ,. .. r r- ' ,, .. ,. . ., ,,.,, , . , , ..,, , .. , . J r
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,, --. -- - ---- ---- - --- -- --- ---- -- ---/r'r"r'r',-Jrr r r rr rrr rr rrr rrr rr rrrrrrrr rrrrrr , r rrrr,rr r rrrr rr r rrrrr rr
Densities (gr/cm')
LF 1.000 2.100 2.400 2.500 2.450
· , 2 2.700 ,, 1 2.800
Vertical Exagg. 1:64
Figura 26 - Modelo numérico 20 criado com o dado proveniente da anomalia Bouguer completa. O modelo foi realizado com o software IGMAS. (1) embasamento Paleozóico; (2) intrusão monzodioritica (Cretáceo superior-meio do Mioceno); (3) Formação Lemaire (Neojurassico); (4) Formação Yahgan (Neocretaceo, argi/ito negro e calcário); (5) rochas sedimentares sin-orogenéticas Terciárias; e (6) depósitos não diferenciados do Mioceno - Quaternário. Tasson et ai. (2005).
111'
Ili I
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70
A bacia assimétrica do Lago Fagnano é interpretada como associado ao MFS.
O modelo numérico quantitativamente obriga a disposição das unidades Cretáceas
e Jurássicas afetadas pela compressão andina, como também a extensão lateral
das unidades sin-orogenéticas do Terciário. Um bom ajuste foi realizado entre os
valores medidos e os calculados para a profundidade do embasamento Paleozóico,
cuja geometria modelada indicou um afundamento para o sul de 5 para 7 km.
O corpo intrusivo Hewhoepen aparece na parte sul da seção modelada,
coincidente com um máximo gravimétrico de -21 mGal (Figuras 24-C, 25, e
diagrama superior, Figura 26) e um máximo magnético de 2110 nT (Figura 25).
A seção geológica modelada, N-S, apresentada na Figura 27, foi gerada a
partir da combinação dos dados gravimétricos, informações geológicas de campo e,
geometria de estruturas profundas provenientes de linhas de sísmica de reflexão em
áreas vizinhas (Alvarez Marron, 1993,; Klepeis & Austin, 1997) e do Atlântico
offshore (Galeazzi, 1998,; Tassone et ai., 2001a, 2003,; Lodolo et ai., 2002a, 2003,;
Yagupsky et ai., 2003, em imprensa). O modelo geométrico do duplex profundo que
possui a extremidade principal escondida, geometricamente é semelhante às
estruturas expostas na parte ocidental da Ilha da Terra do Fogo (Klepeis & Austin,
1997) com os passivos roof thrust (topo da zona de falha duplex) e back-thrust (falha
retro-reversa) criando ao norte do Lago Fagnano uma zona triangular (Figura 27).
Os níveis mais baixos apresentam encurtamento de cerca de 40% enquanto os
níveis superiores de apenas 20%.
A geometria do MFS no modelo geológico e gravimétrico é semelhante à
geometria revelada pelas imagens sísmicas no Atlântico offshore e no Estreito de
Magalhães (Lodolo et ai., 2002a, 2003,; Yagupsky et ai., 2003), onde bacias de
meio-graben são tipicamente associadas com segmentos distintos do MFS.
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Figura 27 - Seção geológica interpretada baseada no modelo numérico gravimétrico combinado dados estruturais e geológicos de campo. Os triângulos na arte superior indicam a loca/izaçflo das estações geofísicas. (1) embasamento Paleozóico; (2) intrusão monzodioritica (Cretáceo superior-meio do Mioceno); (3) Formação Lemaire (Neojurassico); (4) Formação Yahgan (Neocretaceo, argilito negro e calcário); (5) rochas sedimentares sín-orogenéticas Terciárias, (a) Formação Rto Claro, (b)Grupo La Despedida; e (6) depósitos não diferenciados do Mioceno -Quaternário. A densidades das unidades estão assim separadas: (1) 2.8 glcm3; (2) 2. 7 glcm3; (3) 2.45 g/cm3; (4) 2.5 g/cm3; (5) 2.4 glcm3; (6) 2.10-1.0 g/cm3.Tassone et ai. (2005).
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72
7 CONCLUSÃO
Após o levantamento bibliográfico na bacia Austral observou-se uma grande
quantidade de arti.gos descrevendo a geologia da bacia, por se tratar da mais antiga
bacia em produção de hidrcarbonetos da região, muitas vezes de forma confusa,
com inúmeros nomes para a mesma unidade litológica, por vezes até em uma
mesma localidade. Em comum, todos os artigos colocam como as principais rochas
reservatórios, as rochas vulcanoclásticas da Formação Tobifera e os sedimentos
elásticos da Formação Springhill. Estas duas formações perfazem o principal '
objetivo prospectivo para hidrocarbonetos na bacia Austral.
Quatro unidades morto-estruturais foram descritos por diversos autores, zona
de plataforma (Plataforma de Springhill), zona de flexura ou talude, zona de bacia
profunda e zona dobrada (Figura 6). As feições estruturais observadas na bacia
Austral são caracterizadas por falhamentos - normais, transcorrentes e cisalhantes
- , por dobras assimétricas e por inversão e estruturas compressivas características
da zona dobrada.
No estudo de caso dois métodos geofísicos foram aplicados, gravimetria e
magnetometria, com objetivo de integrar em conjunto com as informações
geológicas e delinear na porção Argentina da Ilha da Terra do Fogo, mais
precisamente no sistema de falha Magallanes-Fagnano (MFS), as principais
características estruturais e o cenário tectônico da área.
As informações gravimétricas geradas na área de levantamento mostraram
que uma seqüência de três mínimos gravimétricos orientados E-W, que estão
associados ao sistema de falhas Magallanes-Fagnano. Estes três mínimos
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73
gravimetricos reconhecidos, de acordo com os dados estruturais de campo, são
interpretados como bacia "pull-apart" (bacias associadas com movimentos
transcorrentes), formadas dentro da zona de deslocamento principal do MFS
durante o regime tectônico transtensional.
Uma anomalia gravimétrica máxima, relacionada a uma também anomalia
magnética máxima, esta associada ao corpo intrusivo monzodioritico Hewhoepen.
O modelo geofísico, Figura 26, revela uma forma de pistão para este corpo intrusivo
cuja posição poderia ser favorecida por uma área de distensão associada com o
MFS (Cerredo et ai., 2000). Segundo T ssone et ai. (2005), a anomalia magnética
remanescente indica que a posição original do corpo intrusivo foi tectônicamente
modificada, sendo provavelmente os movimentos transtensivos ao longo do MFS
responsáveis pela inclinação ao redor do eixo sub-horizontal E-W e um à rotação
ao redor do eixo vertical.
O MFS, como indicado pelo modelo gravímétrico 20 e pela seção geológica
interpretada, é representado através de falhas subverticais e uma associação a
bacias assimétricas, relacionadas aos movimentos transcorrentes e normais
extensivos.
Neste trabalho pode-se observar que o método gravimétrico, em conjunto com
outros métodos prospectivos, consegue produzir um modelo geológico bastante
realístico que poderá ser uma possível área alvo, em outras áreas.
Para o método gravimétrico, fica clara a capacidade de resolver variações
laterais de densidade e interfaces verticais/subverticais (como falhamentos e corpos
intrusivos). Contudo o mesmo possui dificuldade em mapear variações horizontais,
como na individualização das unidades litológicas de uma bacia.
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74
A metodologia utilizada, para o modelamento numérico dos dados
apresentados no estudo de caso, resolveu o problema de resolução horizontal, pois
para gerar o modelo numérico gravimétrico, os polígonos interpretativos foram
criados em função de um conjunto de informações obtidas em coletas de dados de
campo (geológicos/estruturais) e na sísmica de reflexão realizadas em áreas
vizinhas, ou seja, resolveu-se o problema de resolução horizontal do método com a
utilização conjunta e integrada do método gravimétrico com a geologia e outros
métodos geofísicos, como pode ser observado no modelo final apresentado na
Figura 27.
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